Алексея леонтьевича бызова - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Тема: Внутренняя и внешняя политика Алексея Михайловича 1 21.32kb.
Исследовательский проект по истории Романовской России Тема проекта... 1 45.8kb.
5 миллионов долларов “отпускных” Алексея Козаченко Для начала старый-престарый... 1 44.17kb.
Денежная реформа царя Алексея Михайловича 1654-1663 года. Россия... 1 42.36kb.
Реферат по работе Л. Бызова "Воинская дисциплина с социально-психологической... 1 112.48kb.
Северо-казахстанский государственный 8 860kb.
Линейка памяти Алексея Карцева Ведущий 1 27.57kb.
Гильдия маркетологов отметила 55-й День рождения Алексея Сухенко 1 29.73kb.
Сценарий митинга, посвящённого памяти выпускников школы Козлова Алексея... 1 48.64kb.
Бесплатная реклама. Боец невидимого фронта На стол руководителю Публикация... 1 94.28kb.
Статья Алексея Зудина, руководителя департамента политологических... 1 34.66kb.
Зарубежный и отечественный опыт образовательных инноваций зарубежный... 1 181.25kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Алексея леонтьевича бызова - страница №4/5

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН

Расскажу о впечатлениях от довольно длительного и временами тесного личного общения с Алексеем Леонтьевичем как ученым и человеком. Я познакомился с Алексеем Леонтьевичем летом 1953 года, когда делал летнюю студенческую курсовую работу на биостанции ИМЖ'а "Кропотово", а А.Л. Бызов обрабатывал там результаты своих опытов и писал кандидатскую диссертацию. Он был старше меня на 7 лет и имел несравнимо больший жизненный опыт, однако благодаря его живому и веселому характеру, мы быстро установили дружественные отношения.

Через три года я начал работать в лаборатории Х.С. Коштоянца в группе Г.Д. Смирнова. Электрофизиология только становилась на ноги. Казалось, что изучение суммарных электрических реакций – электроэнцефалограммы, вызванных потенциалов, электроретинограммы (ЭРГ) – дает исследователю ключ к пониманию нейрофизиологических механизмов, причем Г.Д. Смирнов был увлечен идеей об особом значении ритмики мозга позвоночных. Он был руководителем кандидатской диссертации А.Л. Бызова, посвященной анализу зависимости ЭРГ лягушки от параметров ритмического светового раздражения. Некоторые опыты, по-моему, он ставил и на коре кролика. Новое направление требовало новой техники, прежде всего усилительной и регистрирующей. Бичом экспериментатора были плохие переключатели, приборы работали очень нестабильно. Усилителей в продаже сначала не было, а затем появились импортные, но получить валюту было крайне трудно. Наши физиологи принялись изготавливать или добывать самоделки, в лабораториях появились нищие энтузиасты-инженеры. В качестве показателя "инженерного голода" приведу пример своего шефа Г.Д. Смирнова. После его доклада в Баку к нему подошел радиоинженер М.М. Атаев и спросил, что нужно для того, чтобы работать в области электрофизиологии. Георгий Донатович ответил: прежде всего, усилитель. И к его изумлению новый знакомый утром принес ему сделанный ночью работающий усилитель! При поддержке Смирнова Атаев. переехал в Москву и довольно долго работал в области электрофизиологии мозга и высшей нервной деятельности. Для работы над кандидатской А.Л. Бызова он и Константин Васильевич Голубцов сделали и поддерживали в рабочем состоянии усилитель переменного тока, регистрация велась на такой древности, как шлейфный осциллограф. Рядом с этими классиками техники того времени я успел научиться некоторым основам методик, тем более что эта техника перешла в мои руки. Так что А.Л. Бызов был моим первым и основным руководителем-методистом. Он сделал также механическую установку для предъявления мелькающего света (электронных стимуляторов еще не было). Его активный характер проявлялся во всем. Как-то во время лабораторного чаепития Х.С. Коштоянц, шутливо обсуждая качества сотрудников, сказал: "а вот Алеша станет член-корром Академии наук". Прозорлив был Хачатур Сергеевич. Ведь тогда Алеша еще не защитил кандидатскую!

К этому времени А.Л. Бызов разочаровался в перспективах работы на мозге и считал ее результаты очень нечеткими. Вскоре после моего появления в лаборатории он защитил кандидатскую диссертацию и перешел к Николаю Дмитриевичу Нюбергу. Правда, сетчатка глаза тоже оказалась непростым объектом – чем дальше, тем сложнее, но это становилось понятно постепенно. Полностью оправдалась старая формулировка (по-моему, гистологов), согласно которой сетчатка – это часть мозга, выдвинутая на периферию.

Позже наши пути неоднократно пересекались.

А.Л. Бызов начал работу в лаборатории Николая Дмитриевича Нюберга с поиска генераторов электроретинограммы. Он придумал сделать это посредством регистрации ЭРГ в разных слоях сетчатки с последующей попыткой использовать закон Ома. Я в это время изучал суммарные электрические реакции тектума лягушки, вызванные электрическим раздражением зрительного нерва, и А.Л. Бызов сагитировал меня тоже определить генераторы токов, порождающих эти высокоамплитудные (до 1,5 мВ) и хорошо повторяемые колебания потенциала. Стимулом для такой работы было то, что тектум, как и сетчатка, является четко слоистой структурой. Я долго и упорно делал послойные отведения по Бызову, определял сопротивление разных слоев тектума и чертил графики разностей токов между отдельными слоями, но результаты были очень нечеткими. Поэтому я прекратил такую работу, а вскоре и А.Л. Бызов бросил свои опыты. Это требует дополнительного пояснения.

В это время заканчивался переходный период в истории развития нейрофизиологии сложных нервных структур. Изучение суммарных электрических реакций давало для понимания механизмов их работы довольно мало, и многие ученые пытались опережать возможности своего времени, ограниченные доступными методиками. Стало обычным делом для развития представлений о механизмах работы мозга вводить между экспериментальными данными и теоретическими выводами из них «интерфейс» в виде натурфилософии. Этот процесс был начат И.М. Сеченовым и развит И.П. Павловым, который предложил слишком конкретные схемы работы разных отделов коры больших полушарий мозга. На этих схемах был представлен процесс усиления или подавления суммарной активности определенных больших нейронных масс нервной ткани, названных нервными центрами. Когда развернулись работы с микроэлектродной регистрацией нейронной активности, наступил решающий перелом. В Павловской школе настоящий шок вызвала первая работа, в которой было показано, что после выработки условного рефлекса соотношение числа разряжающихся и тормозимых нейронов в коре мозга не изменяется, в том числе нет никакого массированного торможения нейронов в "очаге условного торможения". Стало ясно, что нужно срочно изменять понятие нервного центра, под которым в большинстве случаев следует понимать специфическую сеть относительно разрозненных нервных клеток, включающихся в разные взаимодействия в зависимости от выполняемой функциональной задачи.

В результате исследований динамических изменений электроретинограммы Алексей Леонтьевич сделал вывод о существовании двух типов биполяров, названных им быстрыми и медленными. Это производило впечатление. Но тут грянул гром и в электрофизиологии сетчатки: в 1968 году Джон Даулинг опубликовал статью, коренным образом изменившую представления о генезе электроретинограммы. В результате сложной и четкой системы экспериментов он показал, что ЭРГ генерируется глиальными мюллеровскими клетками в результате их деполяризации под влиянием ионов калия, выходящих в межклеточную среду из синхронно деполяризованных нервных клеток сетчатки. К настоящему времени представления стали более сложными, но основной компонент ЭРГ интерпретируется примерно так же. Значение ЭРГ как объекта анализа организации сетчатки снизилось, и она перешла, в основном, в область биомедицинских исследований в качестве показателя функционального состояния сетчатки человека. После статьи Д. Даулинга А.Л. Бызов резко отказался от изучения суммарных электрических реакций как подхода к изучению функциональной организации многоклеточных нервных структур. Сотрудники уговаривали его оставить хотя бы изучение быстрых и медленных биполяров, но безуспешно. Еще до этого события достижения нейронной электрофизиологии были сжато и ясно изложены в проблемной статье Теодора Буллока – одного из самых интегративных умов в нейрофизиологии. Эта статья возвестила торжество нейронной доктрины.

Таким образом, можно сказать, что Алексей Леонтьевич "слишком рано родился" и в течение полутора десятков лет не столько получал значимые научные данные, сколько развивал себя как блестящего методиста и разностороннего, чувствительного ко всему новому, оригинального экспериментатора. После прекращения работы с суммарными потенциалами он полностью перешел на внутриклеточные исследования нейронов сетчатки, и начался яркий этап его научной деятельности. Можно только удивляться тому, как стремительно он развивал практически новую для него область исследований.

Отдельно хочу сказать об одной замечательной работе А.Л. Бызова. Однажды я с чувством эстетического наслаждения прослушал доклад Юры Трифонова, излагавшего фантастически красивую гипотезу. Согласно этой гипотезе, выделение медиаторов в синапсах между колбочковыми клетками и, если не ошибаюсь, биполярами активизируется в темноте и тормозится на свету. Это противоречило привычным представлениям и казалось не согласующимся с общей идеей об экономичности механизмов, разработанных в процессе эволюции. Таким образом, гипотеза соответствовала принципу (сформулированному, по-моему, Резерфордом), согласно которому хорошая гипотеза должна производить впечатление сумасшедшей. Несколько позже при встрече с а.Л. Бызовым я сказал ему, что эта гипотеза, по-моему, самое блестящее достижение его лаборатории, и Алексей Леонтьевич с удовольствием ответил мне, что гипотеза родилась в процессе осмысления начальной системы данных Трифонова и принадлежит ему, Бызову, а он отдал ее Трифонову для экспериментальной и теоретической разработки. По правде говоря, я не знаю, каков статус этой гипотезы сейчас.

Таким образом, большой период развития электрофизиологии нервных центров прошел под решающим влиянием микроэлектродных методик. Алексей Леонтьевич внес очень большой вклад в этот процесс в нашей стране. Сначала он разработал оригинальный микроэлектрод. Стекло микропипетки на конце было утолщено, и после поперечного стачивания кончика металлическая сердцевина электрода была окружена относительно толстым слоем стекла, который изолировал место отведения импульсов ганглиозной клетки с поверхности сетчатки. Но при использовании этого электрода выявились существенные недостатки метода, и Алексей Леонтьевич перешел на тонкие острые микроэлектроды. А.Л. Бызов и его верный помощник К.В. Голубцов разработали два автомата: один – для изготовления капиллярных заготовок из толстых стеклянных трубок и второй – для последующей вытяжки микропипеток из этих капилляров. Такой автомат затем стали выпускать в Киеве. Много времени и изобретательности потребовали подбор сортов стекла для заготовок, отработка температурного и временного режимов и режима первичного вытягивания нагретого стекла и завершающего рывка, формирующего кончик пипетки. Особенно трудно было наладить изготовление очень тонких микроэлектродов для внутриклеточной регистрации. Иногда для прокалывания мембраны нейрона применялся резкий толчок от пьезоэлектрического стержня. Велика роль К.В. Голубцова и А.Л. Бызова в изготовлении и распространении катодных повторителей, компенсирующих входную емкость микроэлектрода и переходника к усилителю. Это устройство позволяло резко улучшать параметры регистрации крутых фронтов нервных импульсов.

А.Л. Бызов немедленно начинал применять свои методические достижения. В частности, совместно с А.В. Минором, он в 1969 году опубликовал приоритетное сообщение о внутриклеточной регистрации от обонятельной клетки. Это была уникальная приоритетная работа, так как сома обонятельной сенсорной клетки почти полностью заполнена ядром. Наряду с применением новейших технических достижений в собственных экспериментах, Алексей Леонтьевич широко пропагандировал их среди других исследователей. Он распространял заготовки для капилляров, которые нередко своими руками вытягивал на своих автоматах, консультировал создание автоматов в других лабораториях и нередко дарил коллегам готовые микроэлектроды. Он поистине был мотором повышения технического уровня работы многих электрофизиологов. Нужно сказать, что А.Л. Бызов вообще очень любил работать своими руками – не только для науки, но и при занятии любым делом. Например, он смолоду был прекрасным и увлеченным фотографом. При любом техническом затруднении Алексей Леонтьевич быстро находил оригинальный выход. Работая в американской лаборатории, он попросил у своего профессора старый велосипед, починил его и разъезжал на нем по университетскому кампусу.

Помимо огромного влияния на всех специалистов, использующих микроэлектродную технику, А.Л. Бызов вырастил нескольких талантливых учеников. Так, недавно скончавшийся Александр Викторович Минор стал крупнейшим специалистом в разных областях комплексной науки об обонянии и особенно известен как автор гипотезы о роли циклического аденозин-монофосфата как внутриклеточного трансдуктора в обонятельных сенсорных клетках позвоночных.

Алексей Леонтьевич Бызов был светлым человеком и большим ученым с очень своеобразным, в высшей степени активным и творческим характером.

Я благодарю организаторов IV Бызовских чтений за удовольствие, испытанное мной при подготовке этого сообщения.

О функциональном назначении сна

И.Н. Пигарев

Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН
Любой человек на основании собственного опыта связывает состояние сна с отдыхом: эффективный сон способствует улучшению физической и умственной работоспособности. Все отмечали повышенную сонливость в период заболеваний. Эти бытовые наблюдения свидетельствовали о том, что подход к пониманию функционального назначения сна целесообразно искать в висцеральной сфере организма. Однако открытие ярких изменений картины электроэнцефалограммы при переходе от бодрствования ко сну на долгие годы связало исследования сна исключительно с мозгом. Это в свою очередь привело к тому, что гипотезы о функциональном назначении сна отражали его предполагаемую необходимость для реализации тех или иных функций психической деятельности.

Картина начала меняться в последние десятилетия, когда развитые общества столкнулись с пугающей картиной массового недосыпания населения. Сокращение средней продолжительности ночного сна происходило параллельно росту количества заболеваний, в первую очередь связанных с работой желудочно-кишечного тракта и сердечнососудистой системы. Была установлена прямая связь сокращения времени ночного сна и ожирением. Было продемонстрировано, что реализация иммунных ответов организма на инфекции происходит только во время медленноволнового сна. Появляется все больше указаний на прямую связь между нарушениями сна и процессами синтеза инсулина, приводящими к возникновению диабета. В экспериментах на животных была показана важность режима сна матери для нормального протекания беременности и для обеспечения жизнеспособности потомства. Важно подчеркнуть, что не только недостаточная длительность сна, но и его фрагментация, повышает уровень риска появления заболеваний. Работы, в которых продемонстрирована связь нарушений сна с расстройствами в висцеральной сфере представлен в нашем обзоре (Пигарев, Пигарева, 2009).

Но до сих пор остается загадкой, каким образом состояние сна может обеспечивать поддержание работоспособности висцеральной сферы организма. Как представленные выше патологические сдвиги в работе висцеральных систем связаны с известными изменениями в работе головного мозга в состояния сна? Зачем для обеспечения работы висцеральных систем необходимо блокировать передачу сигналов от экстерорецепторов в кору мозга? С чем связана типичная для состояния сна «медленно-волновая» корковая активность? Почему нейроны всех зон коры переходят во время сна на периодическую активность типа «пачка-пауза»? Почему во время сна необходимо блокировать связь между моторной корой и спинным мозгом?

Пытаясь найти ответ на эти вопросы, мы обратили внимание на результаты классических исследований интерорецепторов, передающих в ЦНС информацию о состоянии висцеральных систем. Количество таких рецепторов только в желудочно-кишечном тракте соизмеримо с числом палочек и колбочек в сетчатке глаз. Для обработки поступающей от сетчатки информации используется более двух третей коры мозга. Эксперименты на бодрствующих животных свидетельствовали, что в коре головного мозга анализ данных о состоянии внутренних органов в аналогичном объеме не производится. Таким образом, оказывается, что поток информации о состоянии внутренних органов, соизмеримый по объему или даже превосходящий поток зрительной информации, не имеет своего представительства в коре и «предназначается» неизвестному пользователю. В то же время необходимость наличия значительного нервного центра для анализа висцеральной информации, не вызывала сомнений.

Такая нестыковка в картине центрального анализа информационных потоков от экстеро- и интерорецепторов могла быть решена простым, но на первый взгляд довольно фантастическим способом. Можно было предположить, что в живых организмах те же структуры мозга, которые в состоянии бодрствования анализируют сигналы из внешнего мира, во время сна переключаются на обработку сведений о состоянии внутренних органов. Другими словами, сон существует для того, чтобы дать возможность мозгу на основании информации, поступающей от распределенных по организму рецепторов, всесторонне оценить физическое состояние тела и разработать программы действий для поддержания его параметров в пределах заданных норм. Из такого подхода следовало, что именно ритмика внутренних органов (сердечные сокращения, дыхательные движения, перистальтика желудочно-кишечного тракта и т.п.) могла определять хорошо известную медленно-волновую электрическую активность коры мозга во время сна. Теоретическое рассмотрение этой гипотезы показало: в нее органично вписываются принятые в науке представления как о нормальном сне, так и о многих его нарушениях. Это давало основание для постановки прямых экспериментов для проверки этого предположения.

Все наши работы по сну выполнялись в условиях длительных хронических опытов. Первые эксперименты были проведены с нейронами первичной зрительной коры мозга кошек (Pigarev, 1994). Перед опытами в область тонкого кишечника или желудка вводили стимулирующие электроды. Как и следовало ожидать, в состоянии бодрствования нейроны зрительной коры активировались лишь в ответ на зрительную стимуляцию. При первых признаках сонливости рисунок их импульсации становился типичным для засыпания: появлялись паузы между разрядами, а спайки группировались в высокочастотные пачки. Когда кошка глубоко засыпала, начинали стимулировать кишечник и желудок, уделяя особое внимание тому, чтобы применяемый ток не будил спящее животное. Обнаружилось, однако, что стимуляция внутренних органов, как правило, переводила сон в еще более глубокую фазу. Первые же эксперименты показали, что в период сна нейроны зрительной коры действительно начинали реагировать на стимуляцию органов пищеварения, и эти ответы по величине были сравнимы, а то и превосходили ответы на зрительную стимуляцию в бодрствовании. Сразу после пробуждения животного ответы на висцеральную стимуляцию прекращались, и нейроны снова начинали отвечать на зрительные стимулы. Такими же свойствами обладали нейроны не только зрительной, но и соматосенсорной коры.

Далее мы провели аналогичное по смыслу исследование, но исключили «неестественную» электрическую стимуляцию. Кошкам в гладкомышечные стенки желудка и двенадцатиперстной кишки были вживлены регистрирующие электроды, и электрическую активность внутренних органов в период глубокого сна сопоставляли с импульсацией нейронов в различных отделах коры мозга. Специальная программа выделяла моменты начала перистальтических циклов и сортировала циклы на два типа по наличию или отсутствию в них высокочастотных электрических пиков (спайк-потенциалов). Анализ показал, что активность более трети исследованных корковых нейронов, связанных в бодрствовании с обработкой зрительной информации, в определенные периоды медленно-волнового сна коррелировала с фазами перистальтических циклов двенадцатиперстной кишки. Более того, в большинстве случаев активность одного коркового нейрона коррелировала лишь с одним из двух выделяемых типов перистальтических циклов. Это наблюдение явилось первым указанием на наличие избирательности нейронов зрительной коры к определенным фазам процессов, идущих в органах желудочно-кишечного тракта и проявляемой в медленно-волновом сне. Кроме того, в периоды медленно-волнового сна в активности 30% нейронов исследованных нами корковых зрительных зон кошек отражались и всплески в миоэлектрической активности желудка; причем пики электрической активности желудка во время сна часто совпадали с движениями глазных яблок под закрытыми веками.

Представлялось важным установить, является ли переключение потоков висцеральной информации в периоды сна в центральные мозговые центры общим свойством всех спящих животных, и, прежде всего, можно ли его распространить на приматов и человека.

В экспериментах на обезьянах электрическая стимуляция органов брюшной полости, нанесенная в периоды медленно-волнового сна, также приводила к четким вызванным ответам в коре (Pigarev et al., 2006), представленным на рис. 2.

Аналогичные вызванные ответы были получены и на магнитную стимуляцию живота обезьяны во сне (Pigarev et al., 2008). На рис. 3 представлен популяционный ответ нейронов зрительной зоны V4. Видно, что нейроны в массе отвечали на такую стимуляцию коротколатентным торможением, сменяющимся отставленным длиннолатентным возбуждением – реакцией, типичной для висцеральных систем. Однако те же магнитные стимулы не отражались на картине усредненной корковой электроэнцефалограммы и активности одиночных нейронов в бодрствовании.





Рис. 1. Ответы одиночных нейронов первичной зрительной зоны (V1) и соматосенсорной зоны 5 коры мозга кошки на интраперитонеальную стимуляцию в медленноволновом сне и в бодрствовании. Вертикальные линии – моменты стимуляции.


Рис. 2. Усредненные вызванные ответы зрительной коры двух обезьян (М1 и М2) на интраперитонеальную электрическую стимуляцию во время медленноволнового сна и в бодрствовании. Вертикальная линия – момент стимуляции.



Рис. 3. Популяционный ответ шестидесяти одного нейронов зрительной зоны V4 обезьяны на магнитную стимуляцию живота в медленноволновом сне. Вертикальная линия – момент стимуляции. Горизонтальная линия – уровень фоновой активности

В последнее время от демонстрации переключения потоков висцеральной информации в цикле сон-бодрствование мы переходим к углубленному его изучению. На кроликах были исследованы ответы на интраперитонеальную электрическую стимуляцию во время сна. При этом была выявлена сложная пространственно-временная картина передачи сигналов от внутренних органов в разные зоны коры на протяжении длительных интервалов медленно-волнового сна и получено свидетельство наличия топических проекций внутренних органов.

Полученные результаты являются серьезным аргументом в пользу висцеральной гипотезы функционального назначения сна. Предложенную гипотезу не следует понимать так, что висцеральная информация по некоторой причине забрасывается в кору мозга во время сна, тогда как мозг в это время выполняет некоторую другую, основную для сна, функцию. Мы предполагаем, что прерывание потоков информации от внешней среды в кору во время сна осуществляется именно для того, чтобы освободить корковые нейроны полностью для обработки информации о текущем физическом состоянии тела. Это, по нашему мнению, и является основной, а может быть, и единственной функцией сна.

Надо признать, что все еще доминирующим остается представления об особой роли сна для обеспечения работы мозга. Так, в последнее время много усилий вкладывается в демонстрацию роли сна для консолидации памяти. Определенные эффекты, хотя и не всегда однозначные, действительно, были получены. На первый взгляд эти результаты входят в противоречие с предложенной нами «висцеральной» гипотезой функционального назначения сна. Но это только на первый взгляд. На самом деле ухудшение внимания и памяти при нарушениях нормального сна было естественным предсказанием нашей гипотезы. Дело заключается в «двойственном» положении мозга. С одной стороны мозг – это главный управляющий центр организма, обеспечивающий его поведение во внешней среде в состоянии бодрствования и оптимизирующий функционирование висцеральных систем в состоянии сна. С другой стороны нельзя забывать, что мозг сам является висцеральным органом и, таким образом в состоянии сна должен обеспечивать и собственную работоспособность. Поддержано грантом РФФИ № 07-04-01486.


Литература

1. Пигарев И.Н., Пигарева М.Л. Сон и процессы висцеральной регуляции. (Обзор) // Материалы 5-й Российской школы-конференции «Сон – окно в мир бодрствования». Ред. Ковальзон В.М. и Фесенко Г.Н. М.: 2009. C. 48-55.

2. Pigarev I.N. Neurons of visual cortex respond to visceral stimulation during slow wave sleep // Neuroscience. 1994. V. 62, p. 1237-1243.

3. Pigarev I.N., Almirall H., Pigareva M.L., Bautista V., Sánchez-Bahillo A., Barcia C., Herrero T.M. Visceral signals reach visual cortex during slow wave sleep. Study in monkeys // Acta Neurobiol. Exp. 2006. V. 66, № 1, p. 69-73.

4. Pigarev I.N., Almirall H., Pigareva M.L. Cortical evoked responses to magnetic stimulayion of macaque’s abdominal wall in sleep-wake cycle // Acta Neurobiol Exp. 2008. V. 68, p. 91-96.

5. Пигарев И.Н. Мозг и сон // Наука в России. 2005. Т. 1, с. 61-65.


Некоторые особенности адаптации нейронов

<< предыдущая страница   следующая страница >>



За всю неделю ни одной мировой катастрофы! Для чего же я покупаю газеты? Карел Чапек
ещё >>