отзыв

отзыв
официального оппонента на диссертацию на соискание ученой степени
кандидата биологических наук Хорунжего Глеба Дмитриевича «Динамика
временных характеристик активности в рецептивных полях нейронов задних
холмов среднего мозга и слуховой коры мыши»
по специальности 03.03.01 – Физиология
Диссертационная работа Хорунжего Г.Д. посвящена актуальной проблеме
физиологии, имеющей большое теоретическое и практическое значение –
изучению
механизмов
временного
кодирования
важнейших
признаков
звукового сигнала в двух «критических» образованиях слухового пути – заднем
холме, где сходятся выходы всех периферических отделов слухового пути и
первичной слуховой коре, видимо, являющейся базой для классификации
сигналов и даже для подготовки к выработке решения.
Актуальность работы не вызывает никакого сомнения в связи с
недостаточной изученностью вопроса как в отношении заднего холма, так и в
особенности в отношении слуховой коры мыши в условиях сравнительно
слабого наркоза. Сразу выделим одно из основных отличий исследований,
проводимых диссертантом от значительного большинства работ, посвященных
подобной тематике. Нейроны, обрабатывающие внешний звуковой сигнал,
грубо говоря, не знают, поступил ли тональный сигнал на оптимальной для
нейрона или на иной частоте. Сигнал также мог являться широкополосным, но
преобразованным фильтрами базилярной мембраны. Между тем, почти все
работы по исследованию временных характеристик выполнены только с
использованием сигнала характеристической частоты. Оговоримся, что сигнал
характеристической частоты, модулированный низкочастотным шумом, может
моделировать широкополосный звук, прошедший узкополосную фильтрацию.
Однако задача изучения ответов нейрона на неоптимальных для него частотах
весьма актуальна именно для понимания реакции на узкополосные звуки. Да и
для понимания реакции на сигналы с любым сложным спектром весьма
желательно знать, каковы реакция нейрона на его различные спектральные
составляющие.
Несомненно,
что
весьма
актуальным
является
именно
сопоставление реакций заднего холма и коры в идентичных условиях наркоза.
Это очень редкий случай даже среди зарубежных публикаций, когда у одного
объекта работа осуществляется на разных уровнях слухового пути. А ведь
только при идентичности состояния животного выводы о механизмах
преобразования сигнала будут вполне адекватны.
В работе впервые выполнено систематическое исследование временных
характеристик активности (латентных периодов и паттернов ответов) реакции
на тональные сигналы в частотных возбудительных рецептивных полях
одиночных нейронов центрального ядра задних холмов и первичных полей
слуховой коры мыши. Впервые продемонстрировано сохранение тонического
компонента реакции при существенном сдвиге частоты воздействующего
сигнала от характеристической частоты клетки у большей части нейронов
центрального ядра заднего холма. Что касается нейронов коры, то при данных
условиях
значительное большинство клеток характеризовалось фазным или
фазно-пачковым ответом на тональные сигналы разных частот. Важным и
новым материалом являются наблюдения автора о значительной изменчивости
латентного периода и узора разряда клеток коры при изменении таких
параметров тонального сигнала, как интенсивность и частота.
Диссертация изложена на 181 стр. рукописного текста, построена по
традиционному плану и состоит из введения, обзора литературы, изложения
методики исследования, результатов эксперимента (отдельно для нейронов
заднего холма и коры), обсуждения и выводов.
Во введении имеется вполне обоснованная и хорошо аргументированная
постановка задачи исследования, приведена общая характеристика работы.
Обзор литературы представляет собой самостоятельный интерес. Это
вполне квалифицированное и внимательное описание строения, связей и (в
несколько меньшей степени подробное) функциональных свойств заднего
холма и основных первичных зон слуховой коры. Хотя автор сосредоточивает
свое внимание главным образом на интересующем его объекте, материал,
несомненно, может быть использован и любым исследователем слухового пути
млекопитающих.
Методы
исследования
описаны
достаточно
подробно,
абсолютно
адекватны поставленным задачам, так что вполне можно сказать, что работа
выполнена на высоком методическом уровне. Хотелось бы подчеркнуть, что
данная характеристика относится ко всем физиологическим исследованиям
лаборатории,
остающейся
едва
ли
единственной
в
области
изучения
нейрональной активности слухового пути млекопитающих в нашей стране.
Объем исследования вполне соответствует требованиям хорошо поставленной
электрофизиологической работы. Работа соответствует этическим требованиям
обращения с животными.
В третьей главе исследования автор зарегистрировал и проанализировал
частотные и временные характеристики реакции нейронов основного ядра
заднего холма на тональные стимулы. Представлено распределение в
двумерном пространстве (частота-интенсивность) ответов нейрона в тишине и
при действии двухтоновых комплексов, одной из составляющих которого
являлся
стандартный
демонстрирует
тон
значительную
оптимальной
роль
частоты.
тормозных
Эти
влияний
данные
на
ярко
активность
практически всех нейронов заднего холма. Очень важной частью работы
явилось рассмотрение характера изменений временного паттерна реакций при
вариациях параметров звукового сигнала. Эти данные столь же ярко
свидетельствуют о важнейшей роли именно взаимодействия возбуждающих и
тормозных синаптических входов. Хотя основная тенденция сводилась к тому,
что наиболее мощный ответ сохранялся на характеристической частоте и при
умеренных уровнях стимула, это положение никак не являлось универсальным.
Вариации перестройки временного паттерна были чрезвычайно разнообразны. В
том числе, наблюдалось и усиление тонической компоненты ответа при
сравнительно больших уровнях и низкочастотном сдвиге частоты тона. Это, повидимому, резко отличает уровень среднего мозга от нижележащих отделов
слухового пути. Так, в одном из наиболее тщательных исследований,
выполненным Е.А. Родионовой на нейронах кохлеарного ядра, практически
единственным
типом перестройки
узора
разряда,
являлся
переход от
тонического к фазическому при существенном сдвиге частоты.
В целом, этот раздел работы весьма информативен, содержит большой
объем интересного фактического материала и, как мне кажется, позволяет
получить еще дополнительную информацию. Если имеются нейроны, у которых
были проанализированы частотные диаграммы распределения не только
возбуждающих, но и тормозных входов, то сопоставление последних с
характером изменения паттерна представляло бы, мне кажется, особый интерес.
В четвертой главе работы представлены материалы, полученные при
изучении нейронов слуховой коры мыши, находящейся в состоянии слабого
кетаминового наркоза. Этот материал является новым и представляет
значительный
интерес,
функционирования
выявляя
нейронов
некоторые
слуховой
коры
малоизученные
мыши.
аспекты
Несомненным
достоинством этой части работы является и то, что автору удалось локализовать
исследованные им клетки в определенных зонах слуховой коры: первичном,
переднем и ультразвуковом поле. Автор останавливается и на спонтанной
активности
нейронов коры,
которая в примененных условиях носила
выраженный пачковый характер. Ясно, что особенности, определяющие
специфику спонтанной активности, должны отражаться и в реакциях на
звуковые стимулы, что на самом деле имеет место, поскольку по наблюдениям
автора превалирующим типом ответов нейронов коры являлся именно
пачковый. При этом выявлено весьма широкое распределение нейронов коры по
значениям латентного периода реакции, причем обращает на себя внимание, что
в целом задержки реакции нейронов коры довольно значительны и крайне
вариабельны при изменении параметров сигнала.
Материалы по частотным диаграммам
входов
нейронов
коры
находятся
в
распределения
русле
возбуждающих
современных
данных,
свидетельствующих о том, что по ходу слухового пути происходит скорее
расширение, чем сужение частотно-пороговых кривых. Это прямо противоречит
устаревшим предположениям об обострении частотной избирательности по
ходу слухового пути, основанным обычно на материале, полученном в условиях
глубокой барбиталовой анестезии. Результат находится в русле самых
современных взглядов на строение и функции слухового пути и косвенно
свидетельствует о необходимости использования сложных звуковых стимулов
для более адекватного понимания структуры и функции, как отдельных
нейронов, так и межнейрональных связей.
Обсуждение результатов проведено вполне корректно и демонстрирует
понимание автором сложности интерпретации ответов нейронов центральных
отделов слухового пути даже на столь, казалось бы, простые сигналы, как
тональные отрезки. В этой связи мне хотелось бы поспорить с автором по
поводу одной его фразы во вводной части.
Автор пишет «Механизмы же
временного кодирования акустических стимулов одиночными нейронами
слухового центра среднего мозга остаются малоизученными. Имеющиеся
данные носят в основном феноменологический характер, несмотря на обилие
отечественных и зарубежных работ, посвященных изучению особенностей
временных
характеристик
активности
нейронов
задних
холмов
млекопитающих». Фраза не вполне удачна и сама по себе. Но мне хотелось бы
подчеркнуть, что феноменологическое исследование столь сложной структуры
как мозг еще только набирает темп. Здесь нас ждет еще множество открытий,
закрытий и всяческих неожиданностей на пути к истинному пониманию работы
этого
удивительного
создания
природы.
Поэтому
феноменологическое
изучение поведения нейронов, к которому, несомненно, принадлежит и
рецензируемое исследование, еще долго будет основным.
Есть в работе и другие неудачные
нейроны
всех
трех первичных
фразы. Так фраза «исследованные
полей
коры
отличались
фазными
характеристиками активности (т.е. фазным или пачечным ответом) при
действии любых стимулов, вызывающих возбудительный ответ нейрона»
звучала бы убедительнее, если бы перед словом «стимулов» был бы
уточняющий эпитет, например «использованных в работе».
В
целом,
раздел
«обсуждение»,
несомненно,
свидетельствует
о
понимании автором места проведенного исследования в общем комплексе
работ, направленных на изучение принципов выделения признаков звукового
сигнала в нейронной сети слухового анализатора. Можно отметить в нем
оригинальные предположения, например, касающиеся связи нейронов –
октопусов заднего вентрального ядра с обычно фазными ответами нейронов
основного ядра заднего двухолмия, имеющих V-образные частотно-пороговыми
кривые.
Остановлюсь еще на некоторых возникших у меня вопросах и
замечаниях.
В разделе методика, по-видимому, следовало бы подчеркнуть и
специально
обсудить
любые
методические
различия
(тип
электрода,
расположение животного, разные программы обработки) при регистрации
активности в коре и заднем холме. Могли ли эти особенности как-то влиять на
характер ответов?
Не вполне четко изложена методика определения латентных периодов,
особенно, в случае наличия спонтанной активности. Если они определялись для
каждого
отдельного предъявления,
то трудно
представить
их
полное
постоянство при действии как идентичных, так и тем более разных сигналов.
Видимо, следовало бы указать четкий критерий этого постоянства (например,
±1 мс).
Также при анализе активности корковых нейронов вариабельность
латентных периодов их ответов при смене параметров могла бы быть
продемонстрирована убедительнее, если бы эта вариабельность при каждом
конкретном параметре была бы охарактеризована количественно. То же
относится и к утверждениям автора, что «ответы нейронов, даже будучи
вызванными сигналами, близкими по интенсивности и частоте, могли
развиваться с латентными периодами, различающимися более чем на 30 мс».
Хотя, в защиту автора надо заметить, что примененный им метод, существенно
сокращая время регистрации, позволил получить качественную картину
интересующих автора зависимостей.
У меня имеются сомнения относительно интерпретации автором термина
«off-ответ». Автор пишет: «Кроме того, как отдельная форма ответа слухового
нейрона может рассматриваться ответ на окончание предъявления стимула –