Способ управления поведением животного организма

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлейо 03.05.76 (21) 2356084/28-13 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

А 61 N 1/36

Государственный комитет

СССР (53) УЛК 615.47 (088.8) Опубликовано 28.02.82. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 05.03.82 йо делам иэооретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. П. Бакуменко, И. И. Верзин, Т. М. Воробьева, А. В. Дабагян, И. В. Кононенко и А. Г. Ле

Харьковский научно-исследовательский инсти и психиатрии и Харьковский ордена Ленина п институт им. В. И. Ленина (71) Заявители (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЕМ ЖИВОТНОГО

ОРГАНИЗМА

Изобретение относится к экспериментальной биологии и медицине, а именно к экспериментальной нейрофизиологии, в частности к способам управления поведением животного организма посредством электрической стимуляции его мозга и других элементов нервной системы и может быть применено в экспериментальной нейрофизиологии, психофизиологии, нейрофармакалогии, нейро- и психохиругии, а также космической психофизиологии.

Известны способ управления поведением животного, а в некоторых клинических условиях и человека, путем электрической стимуляции соответствующих мозговых структур для получения поведенческого, биоэлектрического или иного эффекта. В ряде из них биог:отенциалы используются для запуска электрической стимуляции нервных структур (1).

Однако при известных способах электрической стимуляции удается осуществить только относительно грубое управление состоянием животного организма, и его результаты значительно отличаются от естественных форм поведения, так как электрические сигналы, возбуждающие или угнетающие деятельность соответствующих центров мозга, существенно отличаются от биопотенциалов. При этом известны побочные эффекты пороговой и надпороговой электрической стимуляции, приводящие нередко к искажению и огрублению ответных реакций мозга. К этим побочным эффектам от применения электрораздражения можно в первую очередь отнести локальную гибель о нервной ткани в месте введения электрода; возникновение очага патологического перифокального раздражения ткани мозга с возбуждением избыточного количества нейронов как вблизи, так и на расстоянии.

Известен способ, заключающийся в том, что у биообъекта биопотенциалы, снимаемые с миндалевидных структур мозга, анализируются электронной вычислительной машиной и при возникновении вспышек, так называемых веретен, электронная вычислительная машина (ЭВМ) включает электростимуляцию ретикулярной формации ствола мозга, которая подавляет эти вспышки.

В данном случае биопотенциалы используют

908370

3$

4$ для активного участия в процессе управления деятельностью мозга (2) .

Однако в данном способе используют только часть информации, заключенной в биопотенциалах, а именно информацию, связанную с возникновением веретен, управление ограничивают пределами мозга и того же животного, техническое обеспечение способа требует применения ЭВМ, управление деятельностью мозга происходит посредством надпорогового электрического раздражения, отличного от биопотенциалов мозга.

Цель изобретения — осуществление направленного вызова требуемой психофизиологической деятельности, ограничения побочных эффектов при электробиостимуляции и приближения воздействий к естественным физиологическим условиям, а также обеспечение возможности многократного и разновременного воздействия на нервные структуры реципиента и обеспечение возможности регуляции во время биостимуляции.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления поведением животного организма, заключающимся в еъеме биопотенциалов в период спонтанной или вызванной активной биологической деятельности с нервных структур, регулирующдЖ эти виды деятельности, например, гипоталамуса, усиливают и используют их для электрической стимуляции нервных структур, усиленные и зарегистрированные биопотенциалы донора ослабляют до величин, соответствующих первичным значениям, и вводят в нервные структуры реципиента, регулирующие зафиксированную деятельность, например, в гиппокамп.

Кроме того, усиленные биопотенциалы регистрируют на промежуточном носителе информации, например, магнитофоне, а также зарегистрированные биопотенциалы пролонгируются во времени посредством циклического повторения воздействия в диапазоне 20-, 45-., 90-минутных сверхмедленных колебаний биопотенциалов мозга.

Пример. Под наркозом животному-донору вживлялись нихромовые электроды в вентро-медикальный гипоталамус, гиппокамп, миндалевидный комплекс и новую кору. Через 2 дня после операции проводи- . лось тестирование эмоциогенных зон гипоталамуса на отрицательные эмоциональные реакции (реакцию избегания, агрессии). В условиях свободного поведения в покое животного в экранированной камере осуществлялась запись на электроэнцефалографе исходной электрической активности со всех указанных выше структур. С выхода электроэнцефалографа проводилась регистрация электрической активности гипоталамуса на магнитограф. На фоне исходной электрической активности мозга крысе-донору наносилось болевое раздражение, что приводило к развитию отрицательной эмоциональной реакции избегания, сопровождающейся учащением пульса и дыхания, возникновением десинхронизации в новой коре и тета-ритмией в гиппокампе, гипоталамусе, миндалевидном комплексе. Вскоре при регистрации отмечалось формирование пароксизмов электрических колебаний и гиперсинхронной активности. При повторных болевых раздражениях отмечалось дифференцированные изменения электрических ритмов: в новой коре-десинхронизация или депрессия, в остальных структурах — гиперсинхронизация.

Затем в камеру помещалось животное реципиент, подготовленное аналогичным способом. На электроэнцефалографе записывалась исходная электрическая активность тех же структур мозга, которая в целом не отличалась по амплитудно-частотным характеристикам от исходной электрической активности у животного-донора. Затем зарегистрированные на магнитной ленте биопотенциалы гипоталамуса животного-донора воспроизводились и с помощью устройства, регулирующего уровень напряжения, уменьшались до величин амплитуд 200 — 250 мкВ и вводились в гипоталамус животного-реципиента. Вводимые биопотенциалы записывались для контроля на одном канале электроэнцефалографа. На других каналах записывались биопотенциалы новой коры, гиппокампа, миндалевидного комплекса животного-реципиента в период введения биопотенцилов. Такое введение привело к возникновению отрицательной эмоциональной реакции избегания у животного-реципиента, которая сопровождалась десинхронизацией электрической активности в новой коре, тета-ритмией в гиппокампе, взрывной активностью в миндалевидном комплексе, с последующим развитием во всех исследуемых структурах мозга реципиента гиперсинхронной электрической активности. Также, как и у донора, наблюдались учащение импульса и дыхания.

Таким образом введение биопотенциалов животного донора, зарегистрированных в состоянии отрицательного эмоционального возбуждения, вызвало у животного-реципиента поведенческие и электрографические изменения, аналогичные отмеченным у донора.

Использование предлагаемого способа управления .поведением животного организма обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: в нервые структуры животного организма непосредственно вводится информация, содержащаяся в биопотенциалах нервных структур другого или того же самого животного организма; используются сигналы на 3-4 порядка меньше тех, которые являются пороговыми или надпороговыми при обычной электрической стимуляции нервных структур, 908378

Составитель А. Ефимочкин

Редактор И. Тыкей Техред А. Бойкас Корректор О. Билак

Заказ 679/7 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 таким образом, управление приближается к естественным физиологическим условиям; за счет резкого снижения пороговых величин электрических сигналов устраняются побочные эффекты действия на мозг электрического тока, в том числе дополнительная травматизация нервной ткани; в зависимости от характера деятельности мозга одного животного производится направленное изменение деятельности мозга животного; в зависимости от характера исходных программ деятельности мозга донора осуществляется разнонаправленное изменение поведения реципиента при стимуляции одних и тех же структур (элементов) мозга; позволяет удлинить на необходимое время или повторять через необходимые, например ритмические, интервалы времени с помощью носителя информации, например магнитного регистратора, стимуляцию мозга реципиента; с помощью носителя информации, например магнитного регистратора, обеспечивается хранение и многократное использование различных программ биоинформации; техническая реализация способа достаточно проста и не требует применения электронной вычислительной машины, тем самым создается значительная экономия средств; хранение зарегистрированной у донора биологической информации на носителе информации также создает экономию животных-доноров, материалов для проведения операций, затраченного на проведение операций рабочего времени.

Формула изобретения

1. Способ управления поведением животного организма, заключающийся в том, что снимают биопотенциалы в период спонтанной или вызванной активной биологической деятельности с нервых структур, регулирующих эти виды деятельности, например, гипоталамуса, усиливают и используют их для электрической стимуляции нервных структур отличающийся тем, что, с целью осуществления направленного вызова требуемой психофизиологической деятельности, дграничения побочных эффектов при электробиостимуляции и приближения воздействия к

10 естественным физиологическим условиям, усиленные и зарегистрированные биопотенциалы донора ослабляют до величин, соответствующих первичным значениям, и вводят в нервные структуры реципиента, регу15 лирующие зафиксированную деятельность, например, в гиппокамп.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности многократного и разновременного воздействия на нервные структуры реципиента, усилен2о ные биопотенциалы регистрируют на промежуточном носителе информации, например, м а гнитофоне.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регуляции во время биостимуляции, зарегистрированные биопотенциалы пролонгируются во времени посредством циклического повторения воздействия в диапазоне 20, 45-, 90-минутных сверхмедленных ритмических колебаний биопотенциалов мозга.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Кв 3967616, кл. 128 — 1с, 1976.

2. Дельгадо Х., Мозг и сознание, М., «Мир», 1971, с. 93 — 94 (прототип).