УТВЕРЖДАЮ - Биологический факультет СПбГУ

«УТВЕРЖДАЮ»
декан биолого-почвенного
факультета Санкт-Петербургского
Государственного Университета
Горлинский И.А.
Отчёт за первый год работы по программе поддержки творческой молодёжи.
Зыкин Павел Александрович
Пренатальный онтогенез сенсомоторной коры больших полушарий мозга
человека
Научный руководитель: д.б.н., доцент кафедры высшей нервной деятельности
и психофизиологии Краснощёкова Елена Ивановна
Введение
Социальная значимость проблем, связанных с состоянием здоровья
детей обуславливает необходимость их решения на основе реализации
мероприятий,
направленных
на
снижение
показателей
детской
заболеваемости, инвалидности и смертности, сохранение и укрепление
здоровья на всех этапах развития ребенка. Вместе с тем, современные,
научно обоснованные технологии по диагностике и профилактике нервнопсихических патологий у детей разрабатываются крайне слабо. Интерес к
эмбриогенезу
неокортекса
человека
вызван
высоким
процентом
инициируемых в этот момент патологий ЦНС. Полагают, что нарушение
условий пренатального онтогенеза может вызывать аномальное развитие
коры в результате отсутствия апоптоза нейронов эмбриональной структуры
коры – субпластинки (Sbarbati et al., 2004; Albrecht et al., 2005). Учитывая
гетерохронное
развитие
областей
коры
разной
функциональной
направленности и повышенную уязвимость неокортекса в период присутствия
субпластинки, необходимость изучения последовательности кортикогенеза
очевидна. В зависимости от времени нарушения нормальных условий
эмбриогенеза патологический процесс может затронуть различающиеся
территориально и функционально области коры. Выявление областей коры,
которые, по признаку присутствия субпластинки, наиболее уязвимы, при
наличии
повреждающих
факторов,
способствует
разработке
научно-
обоснованных коррекционных и реабилитационных мероприятий. По данным
Е.И.Краснощековой с соавторами (2006, 2007) в период с 16 по 26 недели
гестации
височная
преимущественно
за
область
счет
коры
нижних
мозга
ее
слоев
человека
(слои
развивается
V,VI),
то
есть
«эфферентного» комплекса, а с 27 по 36 недели – за счет верхних слоёв
(слои II,III,IV) – «ассоциативного» комплекса. В течение исследованного
периода наблюдается переход от эмбрионального расслоения коры к
типичному, характерному для зрелого мозга, и дифференцировка верхней
височной
подобласти
на
цитоархитектонические
поля.
Созревание
«эфферентного» комплекса происходит в присутствии субпластинки и, по-
видимому, незначительно зависит от ее состояния, однако очевидна
взаимообусловленность темпов созревания нейронов слоев II и IV, основной
составляющей «ассоциативного» комплекса коры, и процессов элиминации
субпластинки. Эти слои начинают дифференцироваться усиленным темпом
только после начала элиминации нейронов субпластинки и опережают
становление «эфферентного» комплекса начиная с 27 недели гестации. Эти
результаты подтверждаются литературными данными, согласно которым, в
модельных
экспериментах
на
животных
созревание
тормозных
интернейронов в слое IV зависит от клеток субпластинки, несостоявшаяся
элиминация
последних
изменяет
нормальное
становление
тормозных
процессов, оказывая влияние на модульную организацию коры (Kanold, Shatz,
2006). В случае воздействия неблагоприятных факторов в пренатальный
период наиболее
чувствительными
к
воздействию являются
нейроны
субпластинки при этом, известно что наличие субпластинки необходимо для
формирования таламо-кортикальных связей, а последующая элиминация
этой
структуры
необходима
для
формирования
локальных
сетей
интернейронов «афферентных» слоёв коры.
В структуре врожденной инвалидизации детей наиболее очевидными и
тяжелыми нарушениями считаются нарушения функции моторной системы,
такие как детский церебральный паралич, эпилепсия. Традиционно причиной
такой патологии считают нейродистрофическое поражение коры головного
мозга (обзор, Б.Н. Клосовский, 1960; Барашнев и др.,1991, 1996, 2000).
Современное представление о моторной коре предполагает новый взгляд на
проблему упорядоченного представительства мышечного аппарата в этой
области коры и ее участие в организации движений (обзор Schieber H. 2001).
Складывается представление, что моторная кора может рассматриваться как
совокупность мозаично перекрывающихся представительств простых и
комплексных движений, упорядоченных лишь в общем направлении. В
отличие от устоявшихся представлений, очевидно что моторная кора имеет в
своём составе выраженный ассоциативный компонент и не рассматривается
как простая, переключающая структура (Батуев А.С., 1981,обзор Schieber H.
2001). Для реализации ассоциативной функции эта область коры обладает
определёнными
выражено
локальными
структурированным
сетями
интернейронов
таламическим
входом,
и
прежде
что
всего,
показано
в
модельных экспериментах на животных (Зыкин, 2006). Таким образом,
подрастание таламокортикальных волокон к нейронам субпластинки даёт
возможность новых трактовок механизма компенсации в ответ на дефекты
развития.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
ЦЕЛЬ
НАСТОЯЩЕГО
ИССЛЕДОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧАЕТСЯ
В
ИЗУЧЕНИИ
ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СТАНОВЛЕНИЯ МОТОРНОЙ КОРЫ МОЗГА ПЛОДОВ ЧЕЛОВЕКА ВО
ВТОРОМ И ТРЕТЬЕМ ТРИМЕСТРАХ ПРЕНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА.
За отчётный период в плане решения поставленной цели были решены
следующие задачи:
●
Разработка морфометрического критерия выделения субпластинки в
составе развивающейся коры мозга.
●
Исследование цитоархитектоники моторной коры у плодов 16,25,39 и 40
недель гестации.
Результаты и обсуждение
Закономерность
дифференцировке
и
последовательность
моторной
коры
основных
неокортекса
событий
позволяет
при
выделить
следующие этапы: по мере развития мозга происходит утолщение коры, при
чем в период с 16 по 26 недели преимущественно за счет нижних ее слоев, то
есть «эфферентного» комплекса, а с 27 по 36 недели – за счет верхних –
«ассоциативного» комплекса. В течение указанного периода наблюдается
переход от эмбрионального расслоения коры к типичному, характерному для
зрелого
коры
мозга. На более поздних сроках наблюдается дифференцировка
на
цитоархитектонические
поля.
Для
объективной
оценки
онтогенетических
преобразований
неокортекса,
был
разработан
количественный критерий дифференцировки субпластинки в его составе, а
именно положительно коррелирующие показатели изменения клеточной
плотности слоя eII – наружной каймы корковой пластинки и spu - верхней
зоны субпластинки. Кроме возможности выявления субпластинки, этот
критерий может в дальнейшем позволить понять причину и установить сроки
опережающей
дифференцировки
«эфферентного»
комплекса
коры,
и
сменяющее ее более активное становление «ассоциативного» комплекса.
Созревание
«эфферентного»
комплекса
происходит
в
присутствии
субпластинки и, по-видимому, незначительно зависит от ее состояния. С
другой
стороны
очевидна
взаимообусловленность
темпов
созревания
нейронов слоев II и IV, основной составляющей «ассоциативного» комплекса
дефинитивной коры, и процессов элиминации субпластинки. Эти слои
начинают дифференцироваться усиленным темпом только после апоптоза
нейронов субпластинки и опережают становление «эфферентного» комплекса
начиная с 27 недели гестации.
«Эфферентный» комплекс коры развивается раньше «ассоциативного»
и в присутствии субпластинки. Становление «ассоциативного» комплекса
зависит от субпластинки, что, по-видимому, связано с функцией ее нейронов,
заключающейся в переключении таламо-кортикальные афферентов. С учетом
того, что присутствие субпластинки в составе коры определяет время ее
повышенной
уязвимости
при
наличии
повреждающих
факторов,
последовательность дифференцировки «эфферентного» и «ассоциативного»
компонентов
неокортекса
позволяет
обоснованно
предполагать,
что
мальформация субпластинки в большей степени сказывается на развитии
«ассоциативного» компонента. В случае с моторной корой это может может
обосновать альтернативную по отношению к нейродегенеративной, теорию,
которая объяснит врождённые нарушения моторной функции изменением
системы связей. В свою очередь, это даст фундаментальное обоснование для
разработки адекватных методов адаптации и восстановления для детей с
подобными нарушениями.
Участие в грантах:
●
СОИСПОЛНИТЕЛЬ ГРАНТА РГНФ 06-06-00408А «ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИФИКИ
СТАНОВЛЕНИЯ
МЕХАНИЗМОВ
ИНТЕГРАТИВНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
И
ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСШИХ ПСИХИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ У ДЕТЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
СТЕПЕНИ ДОНОШЕННОСТИ И ЗРЕЛОСТИ НОВОРОЖДЁННОГО РЕБЁНКА»
●
СОИСПОЛНИТЕЛЬ ГРАНТА РГНФ 07-06-00679А «ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ И
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ
АНАЛИЗ
МЕХАНИЗМОВ
НЕРВНО-ПСИХИЧЕСКОГО
РАЗВИТИЯ И ПАТОГЕНЕЗА ВЫСШИХ ПСИХИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ У ЧЕЛОВЕКА В
ПРЕНАТАЛЬНОМ И РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ ПЕРИОДАХ»
●
ПОДАНА ЗАЯВКА НА КОНКУРС ДЛЯ МОЛОДЫХ КАНДИДАТОВ НАУК КЦФЕ
«ПРЕНАТАЛЬНЫЙ ОНТОГЕНЕЗ МОТОРНОЙ ОБЛАСТИ КОРЫ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА»
Педагогическая нагрузка
●
ПРАКТИЧЕСКИЕ
ЗАНЯТИЯ
ПО
КУРСУ
«ПСИХОЛОГИЯ
ПСИХОФИЗИОЛОГИИ» 16 ЧАСОВ (ОБЩЕКАФЕДРАЛЬНЫЙ КУРС)
С
●
Курс
компьютерной
«Основы
морфометрии»
микроскопической
(читается
на
техники
английском
и
языке)
для
ОСНОВАМИ
магистров,
обучающихся на программе «Темпус» 16 часов
●
Большой
практикум
16
часов
(на
кафедре
высшей
нервной
деятельности и псиофизиологии)
●
Практические занятия по курсу «Морфология ЦНС» 16 часов (на
кафедре высшей нервной деятельности и псиофизиологии)
Всего 64 часа педагогической нагрузки
Публикации
●
«Сравнительное исследование распределения кальбиндин позитивных
интернейронов полей 4 и 7 мозга кошки» на конференции "Структурнофункциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и
пластичности мозга-2006" ГУ НИИ мозга РАМН (г. Москва) 26.10.200627.10.2006
●
Тезисы
«Предпосылки
модулей
сенсомоторной
структурно-функциональной
коры»
на
юбилейный
пластичности
ХХ
Съезд
Физиологического общества им. И.П. Павлова (г. Москва) 04.06.2007–
08.06.2007
●
Тезисы «Пренатальные особенности неокортекса мозга человека» на
международный конгресс по перинатальной психологии (г. Москва)
21.05.2007-25.05.2007
●
Статья
«Исследование
распределения
кальбиндин
позитивных
интернейронов поля 4 мозга кошки» Физиологический ж. имени И.М.
Сеченова. Подготовлена к печати.