Компьютерный анализ нейронной активности

УДК 612.826.1
Кузнецов В.А. 1, Седов А.С. 2, Раева С.Н. 2
1
Московский физико-технический институт
2
Лаборатория клеточной нейрофизиологии человека Института химической физики имени
Н. Н. Семёнова РАН
Компьютерный анализ нейронной активности медиодорзального ядра таламуса
человека
Медиодорзальное ядро (MD) является одним из важнейших ассоциативных ядер
таламуса, принимающих участие в осуществлении высших интегративных функций. Оно
входит в состав медиальной группы ядер и является важнейшей частью таламокортикальной системы мозга.
MD принимает участие в осуществлении высших
интегративных функций мозга человека [1]. Однако, в литературе имеется лишь немного
данных по исследованию клеточной активности данной структуры мозга на человеке (см.,
например, [ 2] ). Поэтому представляет интерес проведение дальнейших исследований по
изучению клеточной активности MD человека.
В настоящей работе был проведён визуальный анализ фоновой и вызванной
импульсной активности 40 нейронов, зарегистрированной в 20 точках медиодорзального
ядра таламуса у 5 больных спастической кривошеей в ходе стереотаксичечких операций. В
дополнение, был проведён компьютерный анализ активности 21 нейрона в 12 точках.
Исходные данные для исследования были получены сотрудниками Лаборатории
клеточной нейрофизиологии человека Института химической физики РАН с помощью
микроэлектродного метода в ходе стереотаксических операций на нененаркотизированном
мозге
человека.
математических
Обработка
методов,
данных
включающих
проводилась
построение
с
применением
гистограмм
различных
межимпульсных
интервалов, автокоррелограмм, графиков спектральной плотности, перистимульных
гистограмм и др. [3]
Проведённый анализ показал, что импульсная активность в медиодорзальном ядре
представляет собой ансамблевую активность двух типов нейронов – одиночных и
пачечных, с различными паттернами фоновой активности и различными формами реакций
на реализацию функциональных тестов. Пачечная активность характеризовалась чётко
выраженной ритмичностью (ритм 3.5 – 4.5 Гц) и чётко выраженными тормозными
реакциями на сенсорные воздействия различной модальности(свет, звук) и значимые
словесные стимулы. Реакция на двигательные тесты носила характер торможения на этапе
предъявления команды с последующей активацией на высоте движения и в последействии.
Было выявлено наличие чётких тормозных реакций пачечных нейронов на активацию
селективного внимания. Одиночная активность характеризовалась частотой разрядов в
фоне 2-15 имп/с, нерегулярностью разрядов в фоне и наличием активационных реакций на
сенсорные воздействия (тактильные стимулы) и вербальные команды побудительного
значения. Ответ на двигательные тесты носил характер двухфазной активации: на команду
(первая фаза) и на начало движения (вторая фаза). Вторая фаза активации коррелировала с
изменениями в электромиограмме.
Проведённый анализ позволяет сделать вывод об участии медиодорзального ядра в
процессах, связанных с активацией внимания, в речевых формах мыслительной
деятельности и в реализации произвольных движений.
Литература
1. Серков Ф. Н., Казаков В. Н. «Нейрофизиология таламуса». «Наукова думка» , 1980.
2. M. Magnin, A. Morel and D. Jeanmonod «Single-unit analysis of the pallidum, thalamus and
subthalamic nucleus in parkinsonian patients» - Neuroscience, Vol.96, № 3, pp. 549-564, 2000
3. Раева С. Н. Нейронные механизмы словесно направляемых движений. Механизмы
деятельности мозга человека. Руководство. - Наука , 1988. с.121-150.