Способ моделирования гипоксии

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 t) 5 G 09 В 23/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

r1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;, .",,- ., " -" -"""

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4419460/28-14 (22) 04.05.88 (46) 30.04.90 Бюл. NP 16 (71) Институт физиологии .им. И.П.Павлова АН СССР (72) К.H,Äóäêèí, В.К.Кручинин, М.О.Самойлов, Д.Г.Семенов, Ю.В.Скрыминский и И.В.Чуева (53) 612.475 (088.8) (56) Schurr А, е à Brain Res 1986, v. 374, рр. 244-248. (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИПОКСИИ (57) Изобретение относится к экспериментальной медицине и физиологии, а именно к моделированию гипокоического состояния у лабораторных животных. Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к экспериментальной медицине и физиологии, а именно к моделированию гипоксического 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

„„SU„„1561085 А 1 воспроизводимости модели глубины ги- . поксии. 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. 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 по мощью системы управления, реали-. зующей 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—

1561085 и неспецифическую составляющие. При этом посредством системы управления используют тест-сигнал B 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 вспьппку и неспецифическую составляющую, вычитая нз всей анализируемой импульсной активности ответы на световые вспышки. В каждом случае частоту той и другой сос авляющей вычисляют за определенные временные промежутки, выражая ее в импульсах/с.

Текущие значения вычисленной часто ты автоматически оцениваются посред- 20 стном сравнения их с задаваемым критическим уровнем, также выраженным в импульсах/с. В момент времени, когда средняя частота той или другой составляющих достигает заданного 25 . 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 f. Обезьяна № 17.

Под нембуталовым нарокозом

35 (40-50 мг/кг) в условиях фиксации

1 оловы обезьяны B стереотаксическом приборе по атласам мозга находят координаты 17-ro поля зрительной коры мозга, от структур которои не- @ обходимо регистрировать нейронную активность, обнажают участки костей

1 черепа, удаляют надкостницу и над стереотаксически определенными зонами коры мозга трепанируют отверстие. Над перфорированными участками твердой мозговой оболочки размещают фторопластовую пленку. В трепанационное отверстие вводят направляющую титановую втулку с диаметрально расположенными лапками, которые заводят в костные дефекты. Втулку поворачивают на 90 и эакрепляюп

0 контргайкой. Внутрь втулки заливают раствор хлористого натрия, антибиотика и декстрана. Титановую втулку используют в качестве индифферентного электрода. После подготовки животного к регистрации нейронной активности проводят 6-7 ми дневный курс антибиотика (линкомицина) с противоостеомиелитньпч .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 вспьппками 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 гипокси" ческого 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 вспьппку. Используя эти отметки, выделяют в импульсной активности нейронов сенсорную составляю-. щую — усредненный ответ на каждую периодическую вспышку. Неспецифическую составляющую получают, вычитая из всей анализируемой импульсной активности ответы на световые вспьппки. 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.

Зтот уровень ниже исходного фонового регистрируемого, в норме, и указы15610

25 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 сигнал,закрывающий. клапан подачи азота в дыхательную маску, прекращается подача азота, тем самым возвращаются к подаче воздуха и прерывают на

45-ой секунде процесс развития гипоксического состояния на требуемом этапе блокирования сенсорного восприятия.

Пример 2. Обезьяна Р 32.

Под нембуталовым наркозом (4050 мг/кг) в условиях фиксации головы обезьяны в стереотаксическом 20 приборе по атласам мозга находят координаты 17-ro поля зрительной коры мозга, от структур которой не" обходимо 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 противоостеомиелитным действием, который профилактически повторяют каждые 2 мес. при использовании животного в хро- . ническом эксперименте. Через 4-5 дней после подготовки, когда функциональное состояние полностью нормализуется, приступают к регистрации импульсной активности нейронов зрительной Kopb! Сначала регистрируют 40 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 вспыш- ками с частотой 0,5 Гц, длительностью

150 мс.и яркостью 45 кд/м . После. этого.в произвольный момент времени с помощью системы управления, реализующей программу эксперимента,формируют управляющий сигнал,открывающжЪ, клапан подачи азота в дыхательную маску. Осуществляют подачу азота в нее и вызывают развитие гипоксического процесса у.обезьяны. Затем посредством системы управления, исполь". зуя тест-сигнал в. качестве опор85 6 ного, выделяют в импульсной активности нейронов сенсорную — усред" ненный ответ на каждую периодическую световую вспышку и неспецифическую

1 составляющие. Вычисляют текущие значения частоты эа временные промежутки — 15,с и сравнивают частоту сенсорной составляющей с заданным уровнем 20 имп/с ° Этот уровень ниже исходной фоновой активности, регистI рируемый в норме. Он служит критерием для прерывания процесса развития гипоксического состояния на требуеМоМ этапе — фазе слокирования сенсорного восприятия.

Средняя частота сенсорной состав.— ляющей, 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.

Пример 3. Обезьяна Р ?6.

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 микрозлектродов к костям черепа животных.

Затем также, как и в предыдущих,. примерах проводят 6-7-дневный курс антибиотика (линкомицина) с противоостеомиелитным действием, который профилактически повторяют каждые 2 мес. при использовании животно го в хроническом эксперименте. Через 4-5 дней после подготовки функциональное 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

1561085

Составитель В.Кобрин

ТехредМ,Дидык Корректор .О,ципле.

Редактор М.Товтин

Заказ 978 Тираж 391 Подписное

9НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ч/5 ю

Производственно-издательский комбйнат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 частотой О, 5 Гц, длительностью 150 мс и яркостью 20 кд/м и определяют текущую среднюю частоту активности.

Сначала регистрируют активность ней. ранов в норме при отсутствии гипок< ического состояния у животного.

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 разви-. тйе гипоксического процесса у обезьянш.

С помощью системы управления, и пользуя тест-сигнал в качестве оцорного, выделяют в импульсной активности нейронов сенсорную — ус,редненный ответ на каждую периоди:ческую световую вснышку — и неспец фическую составляющие. Вычисляют т кущие значения частоты за времен,н te промежутки — 15 с и сравнивают ч стоту специфической составляющей с заданным уровнем 150 имп/с. Этот у овень определяет исходную фоновую а тивность, регистрируемую в норме, и служит критерйем для прерывания п оцесса .развития гипоксического с стояния на требуемом этапе — фазе т рможения неспецифической активн сти.

Средняя частота неспецифической а тивации, выделенной в активности н, йрона, достигает заданного уровня ! на 105-ой секунде от момента подачи амлота. В этот момент времени с помощью системы управления формируетс управляющий сигнал, закрывающии клапан подачи азота в дыхательную . ь аску, прекращается подача азота, тем самым возвращаются. к подаче воз уха и прерывают на 105-ой секунде т роцесс развития гипоксического 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, 2$ что, в свою очередь, повышает точность моделирования.

Формула изобретения

Способ моделирования гипоксии

30 путем замещения в заданный момент времени вдыхаемого .воздуха на азот, регистрация импульсной активности нейронов коры головного мозга и определения ее средней частоты у лабораторных животных, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости модели, дополнительно воздействуют на живот-. ное периодическими сенсорными тестовыми стимулами, выделяют в отводимом сигнале сенсорную и неспецифичес кую составляющие, используя тестсигнал в качестве опорного и в момент времени достижения их средними частотами заданного частотного уров ня заменяют азот воздухом.