Глава III
Экспериментальные и теоретические доказательства гиперполяризационной теории внутреннего торможения
1. Методика
Используемая нами методика экспериментов с одновременной регистрацией поведения, ЭЭГ, ВП и импульсной активности нейронов уникальна, поскольку предоставляет возможность изучать и поведение в процессе обучения и его нейрофизиологическое и нейромедиаторное обеспечение.
В опытах на бодрствующих кроликах, фиксированных в станке за лапки, регистрировали изменения поведения, активности нейронов и динамику медленных колебаний потенциала, фоновых и вызванных, зрительной и сенсомоторной областей новой коры и дорзального гиппокампа при выработке и реализации оборонительных условных рефлексов и выделенных И. П. Павловым видов внутреннего торможения. Вырабатывали оборонительные условные рефлексы на звук, свет или вспышки света (две или четыре вспышки с интервалом 1 сек) – условный стимул (УС), при подкреплении их электрокожным раздражением конечности (ЭРК) (два или четыре надпороговых удара током (длительностью одна миллисекунда), наносимых на поверхность голени задней конечности, также с интервалом одна секунда). Первый (или первый и второй) удары тока совпадали со второй (или с третьей и четвертой) вспышками света. Таким образом, в каждом сочетании мы регистрировали ответ нейрона на условный стимул, на совместное действие условного раздражителя с безусловным и на действие только безусловного. В качестве тормозного стимула применяли те же вспышки света, что и в случае выработки оборонительного рефлекса, но включали их на фоне условного тормоза (УТ) – непрерывного света лампочки накаливания без подкрепления. Свет включали за одну секунду до включения вспышек и выключали через секунду после последней вспышки. Мы сознательно применяли тормозный стимул по физическим параметрам более интенсивный, чем условный раздражитель. Выработка внутреннего торможения этим была затруднена, но число движений на неподкрепляемые вспышки света обычно было достоверно меньше, чем на подкрепляемые вспышки.
На первом этапе нашей работы мы регистрировали активность нейронов, медленные колебания потенциала и поведение на ранних стадиях выработки условных рефлексов, активных и тормозных. При этом вначале подавали 15–20 раздражителей (звук, свет, вспышки света) без подкрепления, затем их сочетания с ЭРК, затем регистрировали активность нейрона при отмене подкрепления, т. е. при угашении рефлекса. В последующих сериях экспериментов активные и тормозные рефлексы вырабатывали предварительно, до опытов с применением микроэлектродной техники. Регистрировали общие движения кроликов – по изменениям пневмограммы, мио-грамму задней конечности, на которую наносили ЭРК, дыхание, сердцебиение, ЭЭГ, ВП и активность нейронов новой коры и гиппокампа. Стеклянные микроэлектроды, наполненные 0,9 % раствором NaCl, с диаметром кончика 5 – 15 мкм погружали в мозг через отверстие в кости диаметром 2–3 мм посредством укрепленного над ним в кости микроманипулятора.
Микроманипулятор исходно был сконструирован старшей сотрудницей нашей лаборатории Антониной Макаровной Мелеховой и в дальнейшем усовершенствован по нашему заказу инженером Красногорского завода фотоаппаратов Иваном Ильичем Клюкиным. Он представлял собой миниатюрное устройство не более 4 грамм весом. Поэтому у нас имелась возможность не крепить голову кролика. Кролик был мягко фиксирован к станку за четыре лапки, свободно двигал головой и охотно ел морковку в перерывах опыта. Медленные колебания потенциала регистрировали тем же микроэлектродом, что и активность отдельных нейронов, при отведении их на другой усилитель с соответствующими параметрами полосы частот (1 – 150 Гц), а также металлическими электродами в эмалевой изоляции, вживленными в кору головного мозга. Усилители для регистрации активности нейронов ставили на фильтры 400 – 10000 Гц. Для усиления и записи исследуемых показателей работы головного мозга использовали усилители УБП1 или УБП2, универсальную электрофизиологическую установку УЭФ1-03 конструкции Центрального конструкторского бюро Российской Академии Наук и восьмиканальный чернилопишущий прибор – УСЧ8 – 03. Инженер ЦКБ Александр Иванович Рыбалко, сделал возможной запись активности нейронов на УСЧ8 – 03, несколько увеличив их длительность. Благодаря этому нововведению мы и получили уникальную возможность одновременной записи поведения, ЭЭГ, ВП и работы нейронов одной или двух областей мозга еще в те далекие времена, когда не было методических достижений настоящего времени. Следует отметить, что долгое время мы параллельно записывали активность нейронов, используя магнитофон. Но по техническим причинам (недоверие к результатам выделения активности отдельных нейронов, имеющимися у нас средствами) от анализа этих записей отказались. Так что вся первичная обработка полученных материалов, в том числе киносъемок с экрана осциллографа производилась вручную с последующей обработкой вторичных материалов с использованием необходимых программ на ЭВМ.