Способ определения физиологического состояния при моделировании невроза у лабораторных животных Советский патент 1993 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к физиологии высшей нервной деятельности, а именно к экспериментальному исследованию невротической патологии.

Цель изобретения - повысить точность и объективность способа, выбранного в качестве прототипа, применяя методы систематизации показателей функционального состояния и их оценки по соответствию типичной градации глубины патологии.

Поставленная цель в заявляемом способе определения физиологического состояния животного при моделировании невроза, осуществляемом путем наблюдения услов- норефлекторной деятельности, достигается благодаря тому, что определяют показатели функционального состояния организма и мозга в баллах для заданных градаций глубины патологии каждого показателя, определяют глубину невротического состояния, сравнивая интегральные показатели, установленные для разных степеней патологии, с тем, который вычислен для данного экспериментального животного по формуле

N

V

м,

Ё

где I - интегральная оценка уровня патологии в баллах

N - количество определенных показателей физиологического состояния,

М: - количество баллов присваиваемое определенному показателю начиная с первого и кончая N-м, при сопоставлении реального показателя состояния животного ее шкалой, где приведены градации каждого показателя для разной глубины, N

2 Mi - сумма баллов для всех N покаi 1 зателей

Получение данных для составления шкалы производилось следующим образом Вначале у каждого животного вырабатывали условный пищедобывательный рефлекс при действии светового стимула, а затем дифференцировка световьк сигналов из00

го

Ј

со

о

меняющихся по интенсивности Поспе упрочения дифференцировок животное подвер галось операции, в ходе которой вживляли хронические макро- и полумикроэлектроды в корковые и подкорковые структуры мозга, и хемотроды в боковые желудочки головного мозга, а также вживляли фистулу (по Басову) желудка для подачи механического и химического раздражения. Когда полностью восстанавливалось состояние живо- тного после операции и нормализовалась условнорефлекторная деятельность, начинали эксперименты с регистрацией электрофизиологических показателей. Убедившись в их постоянстве (уровень нормы) переходили к моделированию невротической патологии, применяя различные методы невротизации, включавших в себя острое и хроническое стрессирование В ча

сти опытов с острым стрессом применяли

введение в мозг раствора кинуренина. Такое введение служило для моделирования состояния тревожности и способствовало углублению невротизации Проведены опыты с введением раствора серотонина, вызывавшего эффект нормализации В опытах с хроническим стрессом применяли искусственное воздействие на активирующую систему мозга, производя прерывистое электрическое раздражение сопровождав- шее условные световые сигнапы и непрерывное в v е ч е н и Р в е г о пери одя эксперимента Понижение аьтпвацил моделировалось посредством чтения репк, лярных стволовых структур моз а зрительного возбуждения Последствия острого стресса наблюдали около полугода а хронический стресс не менее 1 г В кахд)й модификации опытов использовали не ме нее 5 животных при условии однозначности полученных данных, что (по критерию знаков) служило гарантией их достоверности Обращалось внимание на однонаправленность изменений показателей, а не на полную идентичность. Полная идентичность не достигалась ввиду различной глубины патологии, поэтому систематизация производилась с разграничением по глубине патологии. Выделено 3 градации слабая, средняя и глубокая. При этом ориентирова- пись на 3 степени нарушения условнореф- лекторной деятельности: во-первых, когда у животного незначительно нарушена условнорефлекторная деятельность и нарушения прослежены лишь в реализации активаци- онных влияний, во-вторых, когда существенно затруднена и условнорефлекторная деятельность и углублены патологические изменения в активирующей системе, и в- третьих, когда условнорефлекторная дея5Ю 15

0

5 0 5 0 5 0 5

тельность становилась невозможной. Из полученного массива были выделены данные но различным показателям, распределены по трем градациям и оформлены в таблицу Чтобы получить возможность количественно оценивать патологию, каждой из 3 градаций назначены оценки в баллах. Тем самым составленная таблица преобразовывалась в шкалу оценки.

Если исходить из предложенной шкалы, то типичному нормальному состоянию соответствует интегральный показатель ,случаю слабой патологии , средней и глубокой , Эти значения соответствуют числу баллов, назначаемых отдельным типичным показателям, наблюдающимся у не- вротизирсванного животного. Отмеченная особенность обусловлена тем, что формула подсчета интегрального показателя при оценке состояния животного была составлена таким образом, чтобы исключить зависимость от количества показателей (варьирование этого количества неизбежно в условиях реального эксперимента). И поэтому ясно, что интегральные показатели, равные или мало отличающиеся от указанных характеризуют норму слабую, среднюю и глубокую патологию.

касается состояний, оцениваемых соп /нами интегрального показателя, за- t имающими промежуточного положение, то ЧДРСЬ гг-с. ,ицы состояний яйлнются условными Рил и инте ,у. показатель I не достиг ifr пи г. роеи ,дичине 0 о, то состоящей.1 нивгче:ия как рмальное если равен v ли превосходит 0,5 ни не достигает 1,5, то истоя ие оценивается как слабая натолочь erv.i или превосходит 1,5, но не достигает 2,5, то это средняя патология и, ц соли равен или превосходит2,5, то зто состояние глубокой патологии.

Далее следует пояснить те возможности, которыми обладает шкала, позволяя оценивать не только качественное скачкообразное изменение состояния, но и отмечать постепенность его изменения. Способ дает возможность прослеживать скорость (если ведется хронологический контроль) и направление(в сторону углубления или нормализации) развития патологии.

Область применения предложенного способа находится в экспериментальной работе, где приходится не просто оценивать состояние животного на данный момент, а часто стоит более сложная задача установить, как подействовал тот или иной фактор на развитие патологии. И здесь количественная оценка физиологического со- стояния, которую способ позволяет

производить, полезнее, чем качественная оценка.

Работа по предложенному способу предусматривает дополнительное графическое изображение соотношение показателей. Конкретно, процедура построения графика состояла в следующем. Сначала вычерчивали 2 оси графика. По горизонтали отмечали исследуемые показатели, сгруппированные по принадлежности к поведенческим, вегетативным, биохимическим, электрофизиологическим мозговым, По вертикали отмечали число баллов, полученное при сравнении наблюдаемого показателя с тем, который содержится в шкале. Затем проводили эксперимент на том животном, состояние которого требовалось оценить. Из экспериментальных наблюдений выбирали данные и сравнивали со шкалой. Если данные соответствовали норме, то показатель получал 0 баллов, что отмечали на графике. Если соответствовал слабой патологии, то отмечали 1 балл, если средней, то 2 и если глубокой-то3 балла. Соединяя полученные точки, получали на графике ломаную линию, подъем на которой соответствовал наибольшему отклонению показателя от нормы. Если это касалось группы показателей, то можно было сделать вывод о преимущественной направленности изменений (поведение, вегетатика и т.д).

И наконец, подсчитывали общее количество баллов и по вышеприведенной формуле определяли интегральную оценку физиологического состояния животного.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами;

П р и м е р 1. Оценка физиологического состояния невротизированного животного.

Животное № 157, кошка (самец), возраст 3 г, вес 4,5 кг. Моделирование патологии высшей нервной деятельности у этого животного производилось с помощью острого стрессирования, заключавшегося в экстренной замене пищевого сигнала болевым. (В момент поедания через кусок мяса и через тело животного пропускали электрический ток с напряжением 10 В. Один электрод был скрыт в куске мяса, а другой присоединен к игле, вставленной в кожу задней ноги). Процедуру повторили через день. В результате такого воздействия у животного возникло нарушение высшей нервной деятельности, степень которого требовалось оценить, для чего применили предложенный способ.

Анализ состояния производили через 2 недели после стрессорного воздействия, Вначале оценили внешний вид животного. Если вес снизился до 3,5 кг. Животное неопрятно, шерсть слипшаяся, потому что оно перестало себя вылизывать. Экскреция совершалась не в специальном ящике с опилками, а в случайных местах без после- дующих попыток скрыть экскременты. У кошки возникла трофическая язва на спине. Внешний вид (иллюстрируется на фиг.1) оценен по шкале в 3 балла. Затем отмечен характер отношений с нормальными живо0 тными (самок в группе не было). Больная кошка подавлялась всеми нормальными, в то время как до невротизации животное выступало в роли потенциального лидера У больной кошки оказался высокий уровень

5 тревожности, она была малоподвижна, скованна в движениях (показатели оценены в 3 балла). Она избегала контактов с другими животными, лежала, прижавшись в стене. Взгляд неподвижен, зрачки сужены. Когда у

0 больного животного пытались вызвать защитные реакции и агрессию, показывая собаку, то оно отвечало пассивно-оборонительной реакции, затаиванием. Наблюдали при этом мочеиспускание и дефекацию.

5 Описанные показатели соответствовали глубокой патологии (3 балла по шкале). Следует отметить, что пробы на страх и агрессию были единичными. Чтобы они не смогли повлиять на ход эксперимента, их никогда

0 не проводили перед ним.

Далее отметили, каково отношение животного к экспериментатору и экспериментальной обстановке. При появлении экспериментатора в виварии, животное ни5 как не реагировало, лежало в неизменной позе. При приближении экспериментатора затаилось. Отказалось само идти на опыт, пришлось нести и класть на станок (3 балла по этому показателю).

0Затем наблюдение продолжили в экспериментальной камере, подсоединив к регистрирующей аппаратуре мозговые электроды, а также электроды, отводящие электрокардиограмму и миограмму шейных

5 мышц, и включив датчик пневмограммы. Во время опыта работал отметчик, регистрировавший пищедобывательную реакцию. Для подачи интероцептивной стимуляции в желудок через фистулу вставляли резиновый

0 баллон (для механического раздражения). В момент подключения электродов кошка не сопротивлялась, но стремилась забиться вглубь станка, вздрагивала в момент прикосновения к ней (глубокая патология - 3

5 балла). Животное длительное время перед стрессированием тренировалось, был выработан прочный условный рефлекс и дифференцирование световых сигналов. Нормальные характеристики всех показателей были проверены до патогенных воздейел вии, после которых тренировка животного не, прекращалась. Проведенный контрольный опыт (контроль состояния) показал следующие особенности состояния невротизированного животного, отразившиеся в различных показателях. Прежде всего зафиксированы фоновые параметры ЭЭГ. Они (иллюстрация на фиг.З) прослеживаются до нанесения раздражения. В фоне подавлены медленные ритмы тета- и дельта- диапазона, свойственные ЭЭГ спокойного нормального животного (степень соответствует средней патологии - 2 балла). На таком фо - е, хотя и не так отчетливо, как в норме, прослежена активация возникающая при действии ;ветовых сигналов. Анализ величины реакции активации показал, что она ,.,1шена зависимости от биологической значимости сигналов (глубокая патология - 3 лпла).

Анализ спектра частот фоновой ЭЭГ у не эротизированного животного представлен на графике, где приведена мощность всех частот (медленных и быстрых). Сравнивая (рафик невротизированного животного (приведен внизу фиг.2) с верхним (фиг,2). иллюстрирующим характер ЭЭГ нормаль- чого животного, можно проследить степень чадония мощности медленных ритмов. ГТ ИГ иллюстрирует дополншельно к ЭЭГ - особенности сердечной деятельности и ру.гмики дыхательных движений Просле- .ивлетгя высокая частота сердечныл со- -,ращений, она могла достигать 200 сокращений в мин (на фиг.З максимальное изменение не демонстрируется). Кроме аритмии, нарушение сердечной деятельнэ- сн1 у животного характеризовалось возникновение зкстрасисгол (прослеживается на .3), По сердечному показателю достигнута глубокая патология - 3 балла. Частота дыхательных движений была у невротизированного животногосравнительно невысокой (по сравнению с типичными данными глубокой патологии). Интервал дыхательных движений составлял в момент, иллюстрируемый на фиг.З, 2.1 - 2.3 с, однако в другие моменты уменьшался до 2,0-1,8 с. то есть оценка показателя в баллах равна 2.

При подсчете процентов правильных эффекторных ответов учитывали не только случаи последовательного торможения при действии положительных сигналов, но и попытки открыть кормушку на отрицательные стимулы. Применяли формулу

м% {Ш|х10о%

где М - суммарный показатель неадекватных пищедобывательных ответов (%);

а - число неадекватных эффекторных ответов, когда животное не брало подкрепление при действии положительных стимулов;

b - количество положительных сигналов

в эксперименте;

с - число попыток животного открыть кормушку при действии отрицательных сигналов ;

0d - число отрицательных раздражителей в опыте.

Животному было предъявлено 20 положительных и 20 отрицательных сигналов, оно в 14 случаях пропустило положительный

5 сигнал, не открыв кормушку, и в 10 случаях неотдифференцировало отрицательный сигнал от положительного, то есть процент ошибок достиг 60% (3 балла).

В качестве показателей глубины патоло0 гии использовали также пороговую величину раздражения для вызсва реакции активации ЭЭГ при действии кстеро- и ин- тероцептивных раздражителе.. В эксперименте отмечено, что у исследуемого

5 животного порог механического интероцеп- тивного раздражения возрос на 70% по сравнению с нормой (что отражено на Фиг 4). Такое возрастание свидетельствует о глубокой патологии (3 балла).

0Далее в эксперименте определяли то

влияние которое оказывает интероцеп- тмьное раздражение на выраженность ЭЭГ реакций и условнорефлеюорныепище- добывательные ответы. МеханоинтероцепЯ швное раздражение оказывало тормозное /-ейстеие в среднем, на 20% снижая уровень ответов, а химическое - на 30%, что соответствовало глубокой патологии (3 бал- па).

0 Определил содержание серотонина в крови, подсчитали относительное увеличение. Оно составило 113% (повысилось на 1800 нг/мл при норме 1600 нг/мл)-3 балла. В эксперименте проводили наблюдение

5 за мультиклеточной импульсацией зрительной коры (поскольку условный рефлекс вырабатывался на зрительные сигналы), второй соматосенсорной зоны (зона максимальных ответов на интероцептивные сти0 мулы) и первой соматосенсорной зоны. При анализе ответов основное внимание уделяли циклам (анализировали амплитуду цикла, то есть предельное изменение частоты в цикле, и длительность его периода) измене5 ний частоты импульсации. В норме такие ответные изменения хорошо выражены и их величина соответствовала биологической значимости раздражения. У исследуемого животного не только не обнаружено такого соответствия, но и отмечено нивелирование

VP ВНЯ ОГВеГСВ С фОНОоЫМИ С Г ЛаН/ЯГЛИ

(a TuiDi что можно прост rD на Фи 5 г„е иллюстрируется ослаоление ответов балла)

Определяя харзк е с рчмед тенных измонени/1 6.Cj ектр химимесь сдо потен ц лг корковь и подкор Сг,1У моз га (частота в пределах 0 1 1 Гц) у экспериментального животного отметили вариабельность фонового ригмэ отсутствие той стабильности фоновых колебаний когииые свойстве; -ILI норме Слабо выражены изменения биопотенциала чго характеризует ы .vj татоло- гию(Зблпа) Дня И1люстр з ии пригодился фи 6 с рг /льтатэми р° итрации Ьиопо- тенц. а а прз пьнтго от t м ппскямпз Зап 1Сь м 1пгоамм1 и ГПАММ л/жлт конт ги / того ч i в мсг JKT peI И(,тра УЧ - Р C B3pUJr 1цВИМ-„, |/ ь 10СОО

1.1л эь ь а; -. )i ро н ч м J

и 4je JT , 1 из о

ди; г ь iir л, н нп h „ч i г u w e тр .

4 с ( | iirn ir ,i/ ч нор м нпи мци i бал а

акимобрс 1 Jr t а, чя1 юдмтиеза

(с. г t /i f 1ьит ix,о гс /чипи чогор по

ii 1 И ) HI Р б. 1Т , |- 00

а г dt - иж т

- J 4j at,Tci F и

С КО; 0

г j f I- . не г г I j in г о (. го и |ч м, те 1 з , г п в ti /loatuiH f PTO,L i in a

ИШС, У ib yhj ОЦег- (ll-.HOIi. 11 t ITU

f истоячия ж. и 2 3 Мак иMdJlLHd4 Луби d ПЗТО ,ОГИИ СО

Г|редлЭхСг ному спосоо, xd -. Ttpt

ЗОС.с)Ть:Ч нЛИЧИНП ,;drihOH 3 Poji ЧЙННЗЯ 8сгН1-1 ia блИЗКТ К Md ИМЛЬН0.1 НТО СП/ЖИГ о -к, нием для f ючениг о г тоя нии глу ск-ой пзтолиг 1

Пример сЬи /ологиче i кого состояы. / а гного подь ргшегоср jKCPep.n о о тизации

i i начинали с pt,i нитрации HjpfvV.ibHL iv. о ч °п TI-V e1; Hr BDO тизащ i-i V -к uj i оо v ri GU/O

ИГ /14 ne 0|jM3 puhOe С i nv r-,,V

|Одзер1 i аи j . / 1С г L т j . С° / i дта 1) и1 - p irjrib11 o-)drt 1ь ,jci t-,- 0 После i tjHHni i ьшзаннои

пектрпчииС 1 VJK- рини- н чэмьна чи

U( LOTO СИГНа/ia бОги ВЫМ; Г,игОЯН 1 КИБО

т о ( i j ,,ши) ось ( i с н коюрои зщео- с ( крыг и r .i иод neoi од пред музрос ) iep- 1 н -oiflaTj „o-тояние ЖИР и г1 Cti оО is (c,n j w aC i , тато п гии Пц лс i w tri, ,r ее ьногти отно

л f ре цн

ине

с ч ег t г о

иггегральньи показатель рс)внялся величине (1 1) превосходившей типичную оценку ( 1j В это время животное находилось в периоде становления патологии Через 2 не- дели (дата 3) патология углубилась интегральный показатель достиг величины 2 3 Отмечено что в это время патогенез у данного животного достиг максимума В ре- зультате дальнейших экспериментов

0 прослежен период стабилизации патологии и период нормализации Последний составил 2 месяца И наконец состояние животного было грокснтролировано через 1 г Интегральней показатель равнялся 0 2 что

Ь ог из ко к типичной величине характеризующей норму

Метод который является прототипом предложенному тоже позволял проследить элементы динамики в состоянии высшей

0 нррсно/ деятельности животного но предженныи способ во-первых более обьекгивен ПОСКОЛЬКУ опирается на большее

«и --о показа ел0 юсновной из которых ад кважогть рег/гяции деятельного состо5 яния мозга) и во-вторых ориентирован на

шкалу (то есть дается точная система координ ат) в то зремя как в прототипе при оцен - э тяния исп1пьзовался недостаточно

и cv i ;ель - уровень сгюно

O гд ILHHP

помои ю п (. цюжьчм j, о способа об

i - р j и о I t i. т i bi

к.шк i Г 4S1 J

способа по 5 ct имению с пр отипом и аналогами за КЛ.С1 ется е товышеьии точности определения }Н ЗИОЛО ИЧеСЧОГО СОС 10ЯНИЯ ЖИВОТНЫХ

Ргли в прототипе о характере условнореф- лектсрнои деятельности судили по слюноот0 делительной функции осуществление которои зависит не только от центральных нервных влияний но и от состояния вегета- тигчи то в предложенном методе основной г оказа гель патологии (адекватность актива5 ции мозга) прями свидетельствовал о состоянии мозговых пооцессов Вследствие того ч, (тот показатеic меняется градуально ( нижение достоверности зависимости ре- 4 i at i ивсмии от биологической значимо0 LI cm налег нарушение тонких градации прл со/ранении грубых пссле че- r mpyiLLH.ienrpy&tiA градаций и наконец потеря адекватности) он позволят . ьнктвно БЫДРЛ ПЬ разные стадии пато

i j л Именно на nt го были ориентированы друи юказатели как например частота серцеч (ых сокращений которые в отдель- I-Cv-ти нельзя испопьзсвать для характери CiHfH невротической патологии но в ь nt г ксе они дополнительные сведения о такой патологии. Более того, если требуется провести срочную оценку состояния высшей нервной деятельности животного на предмет выяснения патологии, то можно использовать предложенный метод в сокра- щенном варианте без анализа реакций на условнорефлекторные сигналы (процесс обучение длится около 3 месяцев). Гарантией объективности методы в этом случае остается то, что в его основе лежит анализ мозговых процессов при условнорефлек- торной деятельности.

Формула изобретения Способ определения физиологического состояния при моделировании невроза у лабораторных животных путем наблюдения условнорефлекторной деятельности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, определяют показатели функционального состояния организма и мозга в баллах для заданных градаций глубины патологии каждого показателя, спре- деляют глубину невротического состояния

сравнивая интегральные показатели, установленные для разных степеней патологии, с тем, который вычислен для данного экспериментального животного по формуле

N

I

1

М|

N

телей

где I - интегральная оценка уровня патологии в баллах;

N количество определенных показателей физиологического состояния;

MI - количество баллов, присваиваемое определенному показателю, начиная с первого и кончая N-м, при сопоставлении ре- альниго показателя состояния животного со шкалой, где приведены градации каждого показателя для разной глубины патологии;

Ч

Mi - сумма баллов для всех показаi 1

Использование: в ветеринарии, в частности в экспериментальных исследованиях невротической патологии животных. Сущность изобретения- способ предусматривает определение показателя функционального состояния организма и мозга в баллах для заданных градаций глубины патологии каждого показателя Определяют глубину невротического состояния Для этого сравнивают ральные показатели установленные д/. разны степеней патологии, с тем, который ЕЫЧИСЛЫМ для данного экспериментального жис. не приведенном формуле 6 ил

Фиг,/

; ЛМУ1Ч НУ ЫМУ

120

. Инт

1,001§451.702.оог-202,45 М/И/Ц

Фиг. 3.

. Инт

М/И/Ц

неврогнлцки Ри2. 4

Ю

го

3

в

Pue. 6