МОРФОЛОГИЯ

УДК 597.82:612.886

В.И.Погосян, Ц.Л.Арутюнян, Т.С.Аглинцян, М.А.Даниелян,
академик В.В.Фанарджян

Пространственное распределение нейронов вестибулярных ядер,
проецирующихся к различным сегментам спинного мозга лягушки

(Представлено 6/VI 2001)

   Двигательные структуры у бесхвостых подвержены значительной модификации в связи с изменением среды их обитания (частичный или полный переход на сушу) и с развитием четырехконечностного тела [1-3]. Нахождение бесхвостых на раннем этапе эволюционного развития определяет наименьшую дифференциацию их вестибуломозжечковых областей по сравнению с другими четвероногими [4]. На этом этапе вестибулярный ядерный комплекс (ВЯК) уже представляет центральную структуру, оказывающую регулирующее влияние на моторные центры [5,6]. Устройство и топография индивидуальных ядер в ВЯК у бесхвостых и млекопитающих имеют много общих черт. У лягушки также выделены верхнее (ВВЯ), латеральное (ЛВЯ), нисходящее (НВЯ) и медиальное (МВЯ) вестибулярные ядра [7-9]. Вестибулоспинальный тракт у лягушки представляет выраженную нисходящую систему спинного мозга. Он в основном нисходит ипсилатерально [7]. Частичный перекрест волокон происходит на уровне продолговатого и спинного мозга [4]. Мало известно об особенностях пространственной организации эфферентных нейронов, дающих начало вестибулоспинальным волокнам. На жабах Bufo bufo L. с использованием ретроградного аксонного транспорта пероксидазы хрена (ПХ) [10] установлено,что в пределах вентрального вестибулярного ядра рострально расположенные клетки, главным образом сконцентрированные в дорсомедиальной позиции, проецируются в шейный отдел спинного мозга; каудально расположенные клетки с преимущественной локализацией в вентролатеральной части проецируются к более нижним сегментам спинного мозга. На основании вышеотмеченного было сделано заключение, что у жаб имеется соматотопическая организация вестибулоспинальной проекции. В других морфологических работах, выполненных на бесхвостых, сообщались лишь фрагментарные сведения о пространственном распределении нейронов, являющихся источниками вестибулоспинальных волокон [8,11].

Микрофотография меченых нейронов и волокон в вестибулярном ядерном
комплексе лягушки в результате микроионофоретического введения
пероксидазы хрена в спинной мозг. Увеличение: об. 10 х, ок. 8 х.

   Целью настоящей работы было посредством локальных микроионофоретических инъекций пероксидазы хрена в различные отделы спинного мозга лягушки подробно исследовать траектории ретроградно меченных ферментом волоконных систем и топографию распределения в ВЯК нейронов - источников вестибулоспинальных волокон.
   Опыты были проведены на 21 взрослoй озерной лягушке (Rana ridibunda), которые глубоко наркотизировались раствором MS-222 (50 мг/кг) (3-aminobenzoic acid ethyl ester; Sigma, США). В шейный, грудной и поясничный отделы спинного мозга вводилась стеклянная микропипетка с диаметром кончика 10-20 мкм, заполненная 10%-ным раствором пероксидазы хрена (Horseradish Peroxidase, Sigma VI, США). Для микрофоретического введения фермента использовался импульсный ток (четыре серии прямоугольных толчков положительной полярности, 2-4 нА, длительность толчка 200 мс, частота в серии 2,5/с, длительность серий по 2 мин и перерывы по 5 мин). После окончания инъекции фермента микропипетка оставалась в ткани в течение 5-10 мин. Через 12-14 дней после инъекции фермента проводились повторная наркотизация животного и перфузия фиксатором. Мозг разрезался на блоки, из которых изготовлялись срезы толщиной 75 мкм, окрашенные по методу Мезулама [12]. Для идентификации мозговых структур, в частности вестибулярных ядер, использовались атласы и карты мозга лягушки [8,9,11]. Микрофорез пероксидазы хрена проводился локально в вентро-медиальном отделе спинного мозга с диаметром зоны инъекции, не превышающей 200 мкм, что охватывало лишь одну половину спинного мозга. Ретроградно маркированные волокна и нейроны обнаруживались в пределах вестибулярных ядер ромбенцефалона. Диаметр сомы нейронов колебался в пределах 8.0-37.5 мкм, в среднем составляя 20.1±6.3 мкм; n=76. (рисунок). Нейроны, меченные при введении фермента в поясничные сегменты спинного мозга (VIII-X пары спинномозговых нервов, поясничное утолщение), оценивались как вестибулолюмбальные нейроны и обозначались L клетками. Нейроны, подверженные ретроградной окраске при введении фермента в шейные сегменты спинного мозга(II пара спинномозговых нервов, шейное утолщение), определялись как вестибуло-цервикальные клетки (С нейроны). Вестибулоторакальными нейронами (Т нейронами) обозначались клетки, ретроградно меченные при введении пероксидазы хрена в грудной отдел спинного мозга. Инъекция фермента в шейные сегменты спинного мозга была осуществлена у 4 лягушек, в грудные сегменты - у 12 лягушек и в поясничные сегменты - у 5 лягушек. Проводился анализ фронтальных планов срезов ствола мозга и спинного мозга. У исследованных лягушек были получены однозначные результаты. В табл. 1, 2 приведены наиболее характерные результаты, полученные у трех лягушек, которым ПХ была введена в шейный, грудной и поясничный отделы спинного мозга, соответственно. Выявлено, что меченные пероксидазой хрена клетки в вестибулярных ядрах с ипсилатеральной стороны в подавляющем большинстве распределялись в ЛВЯ. В меньшем количестве они определялись в НВЯ и очень мало в МВЯ (см. табл. 1). В ЛВЯ наибольшее число эфферентных нейронов было представлено L клетками. Основная масса клеток располагалась в каудальной трети ЛВЯ. Распределение маркированных нейронов в вентральной и дорсальной половинах было относительно равномерным. В НВЯ более многочисленными были С и L нейроны, число которых более чем в два раза превышало Т клетки. В ростральной трети ядра преобладали С нейроны, в каудальной трети - L нейроны. Имелось небольшое превалирование количества нейронов в вентральной половине ядра  над  таковым  в  его  дорсальной  половине.  Малочисленность  в  этом

Таблица 1

Количественное распределение С, Т и L вестибулоспинальных нейронов в
вестибулярных ядрах при лягушек при введении энзима в ипсилатеральную половину
шейного (лягушка №1), грудного
(лягушка №2) и поясничного (лягушка №3)
отделов спинного мозга

Лягушка №

1

2

3

Вестибулоспинальные нейроны               

С нейроны

Т нейроны

L нейроны

Общее число нейронов

44

34

71

Латеральное вестибулярное ядро

21

26

53

Ростральная часть

4

7

14

Средняя часть

3

3

11

Каудальная часть

14

16

28

Дорсальная половина

12

12

26

Вентральная половина

9

14

27

Нисходящее вестибулярное ядро

19

8

18

Ростральная часть

15

1

7

Средняя часть

2

1

1

Каудальная часть

2

6

10

Дорсальная половина

9

1

7

Вентральная половина

10

7

11

Медиальное вестибулярное ядро

4

0

0

Ростральная часть

3

0

0

Средняя часть

0

0

0

Каудальная часть

1

0

0

Дорсальная половина

1

0

0

Вентральная половина

3

0

0

 

Таблица 2

Количественное распределение С, Т и L вестибулоспинальных нейронов в
вестибулярных ядрах тех же лягушек, что и в табл. 1, при введении энзима в
контралатеральную половину шейного (лягушка №1), грудного
(лягушка №2) и
поясничного (лягушка №3) отделов спинного мозга

Лягушка №

1

2

3

Вестибулоспинальные нейроны               

С нейроны

Т нейроны

L нейроны

Общее число нейронов

16

3

15

Латеральное вестибулярное ядро

12

1

8

Ростральная часть

1

1

0

Средняя часть

0

0

2

Каудальная часть

11

0

6

Дорсальная половина

2

0

5

Вентральная половина

10

1

3

Нисходящее вестибулярное ядро

4

2

4

Ростральная часть

2

1

0

Средняя часть

1

0

0

Каудальная часть

1

1

4

Дорсальная половина

2

1

1

Вентральная половина

2

1

3

Медиальное вестибулярное ядро

0

0

3

Ростральная часть

0

0

0

Средняя часть

0

0

0

Каудальная часть

0

0

3

Дорсальная половина

0

0

1

Вентральная половина

0

0

2

 

ядре клеток, меченных ПХ, в целом затрудняет сколько-нибудь обоснованный вывод в пользу его соматотопической организации. В МВЯ было обнаружено только несколько С нейронов.
   Сходная картина пространственного распределения вестибулоспинальных нейронов у тех же лягушек обнаруживалась на контралатеральной стороне ВЯК при введении энзима в ипсилатеральный спинной мозг (табл. 2). Нейроны на контралатеральной стороне выявлялись в намного меньшем количестве по сравнению с ипсилатеральной стороной. Однако, как и в ипсилатеральном ВЯК, они в основном располагались в ЛВЯ, меньше в НВЯ и очень мало в МВЯ.
   Таким образом, следует считать, что вестибулоспинальные тракты у лягушки формируются за счет нейронов ЛВЯ, хотя некоторое участие в этом принимает также НВЯ и в меньшей степени МВЯ. Наряду с этим не наблюдается каких-либо признаков соматотопического распределения С, L и Т нейронов, не отмечается их топографическое разграничение в вестибулярных ядрах лягушки. Отмеченное согласуется с результатами электрофизиологического исследования пространственного распределения вестибулоспинальных нейронов лягушки Rana ridibunda. Было установлено, что вестибулоспинальные нейроны преимущественно локализованы в ЛВЯ (58.6% из общего числа зарегистрированных нейронов). Меньше они обнаруживаются в НВЯ (30.7%) и в малом количестве определяются в МВЯ (10%). Это относится как к С, так и к L нейронам. Наряду с этим было показано, что нейроны ВЯК как источники вестибулоспинальных волокон, проецирующихся к шейным и поясничным сегментам спинного мозга, распределены раздельно или более часто мелкими группами в ВЯК, что приводит к лоскутоподобной соматотопии, а не к формированию четко разграниченных полей [13,14 ].

   Институт физиологии им Л.А.Орбели НАН РА

Литература

     1. Larsell O.  The Comparative Anatomy and Histology of the Cerebellum from Myxinoids through Birds. Minneapolis. University of Minnesota Press. 1967.
     2. Montgomery N.M.  - Brain Behav. Evol. 1988.V. 31. P. 82-95.
     3. Ten-Donkelaar H.J., De Boer-Van Huizen R., Schouten F.T.M., Eggen S.J.H.  - Neuroscience. 1981. V.6. P. 2297-2312.
     4. Kappers A.C.U., Huber G.C., Grosby E.C.  The comparative anatomy of the nervous system of vertebrates, including man. V.1, N. Y. Hafner Publ.Comp. 1960.
     5. Maeda M., Magherini P.C., Precht W.  - J. Neurophysiol. 1977. V.40. P. 225-244.
     6. Magherini P.C., Precht W., Richter A.  - Pflugers Arch. 1974.V.348.P. 211-223.
     7. Fuller P.M.  - Brain Behav. Evol. 1974. V.10. P.157-169.
     8. Kuruvilla A., Sitko S., Schwartz I.R., Honrubia V.  - Laryngoscope.1985.V. 95. P. 692-707.
     9. Matesz C.  - Neuroscience 1979. V.4. P.2061-2071.
     10. D'Ascanio P., Corvaja N.  - Arch. ital. Biol. 1981. V.119. P. 139-150.
     11. Ten Donkellar H.J.  Anurans In: The Central Nervous System of Vertebrates.Eds. R.Nieuwenhuys, H.J. Ten Donkellar, C. Nicholson. Springer.1997. V. 2. P.1151-1314.
     12. Mesulam M.M.  - J. Histochem. and Cytochem. 1978. V.26. P.106-117.
     13. Fanardjian V.V., Manvelyan l.R., Zakarian V.L., Pogossian V.I., Nasoyan A.M.  - Neuroscience. 1999,V. 94, P. 845-857.
     14. Fanardjian V.V., Manvelyan L.R., Nasoyan A.M.  - Neuroscience. 2001. V.104. P.853-862.