МИКРОЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ ЛАТЕРАЛЬНОЙ ОРБИТАЛЬНОЙ КОРЫ КРЫСЫ ВЫЗЫВАЕТ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ СИСТЕМ КРОВООБРАЩЕНИЯ И ДЫХАНИЯ
PDF

Ключевые слова

орбитофронтальная кора
инфралимбическая кора
центральная автономная сеть
дыхание
кровообращение
крыса

Как цитировать

Кокурина, Т. Н., Губаревич, Е. А., Рыбакова, Г. И., Туманова, Т. С., & Александров, В. Г. (2022). МИКРОЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ ЛАТЕРАЛЬНОЙ ОРБИТАЛЬНОЙ КОРЫ КРЫСЫ ВЫЗЫВАЕТ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ СИСТЕМ КРОВООБРАЩЕНИЯ И ДЫХАНИЯ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 108(12), 1695–1705. https://doi.org/10.31857/S0869813922120068

Аннотация

К настоящему времени установлено, что области т.н. «автономной» префронтальной коры, расположенные на медиальной и латеральной поверхностях больших полушарий, входят в состав центральной автономной сети и принимают участие в контроле функций дыхания и кровообращения. Результаты морфологических исследований указывают на то, что области коры на орбитальной и фронтальной поверхностях полушария образует прямые связи с автономной корой и другими структурами центральной автономной сети. Эти данные позволяют предположить участие орбитофронтальной коры в контроле автономных функций. Целью настоящего исследования стала экспериментальная проверка гипотезы о возможном участии латеральной орбитальной области коры в контроле функций дыхания и кровообращения. С этой целью в острых экспериментах на крысах, анестезированных уретаном, были зарегистрированы реакции систем кровообращения и дыхания на локальную микроэлектростимуляцию латеральной орбитальной и медиальной префронтальной (инфралимбической) коры сериями прямоугольных импульсов тока. Эксперименты показали, что стимуляция каждой из указанных областей коры одного и того же экспериментального животного вызывала специфические реакции системы дыхания, которые проявлялись в характерных изменениях объёмно-временных параметров внешнего дыхания. Система кровообращения реагировала на стимуляцию исследованных областей коры постепенным снижением артериального давления на фоне продолжающейся стимуляции, причём депрессорные ответы на стимуляцию инфралимбической и латеральной орбитальной коры отличались по амплитуде и временному течению. Таким образом было установлено, микроэлектростимуляция латеральной орбитальной коры анестезированной крысы вызывает специфические реакции систем дыхания и кровообращения. Полученные результаты подтвердили гипотезу о возможном участии латеральной орбитальной коры в контроле функций дыхания и кровообращения. Возможно, что латеральная орбитальная кора реализует своё влияние на функции дыхания и кровообращения путём взаимодействия с висцеромоторной инфралимбической корой, однако это предположение требует экспериментальной проверки.

https://doi.org/10.31857/S0869813922120068
PDF

Литература

Smith R, Thayer JF, Khalsa SS, Lane RD (2017) The hierarchical basis of neurovisceral integration. Neurosci Biobehav Rev 75:274–296. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2017.02.003

Aleksandrov VG, Kokurina TN, Rybakova GI, Tumanova TS (2021) Autonomic functions of the prefrontal cortex. Human Physiol 47(5):571–578. https://doi.org/10.1134/S0362119721050029

Benarroch EE (1993) The central autonomic network: functional organization, dysfunction, and perspective. Mayo Clinic Proc 68(10):988–1001. https://doi.org/10.1016/s0025-6196(12)62272-1

Lamotte G, Shouma K, Benarroch EE (2021) Stress and central autonomic network. Auton Neurosci 235:102870. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2021.102870

Sévoz-Couche C, Comet MA, Bernard JF, Hamon M, Laguzzi R (2006) Cardiac baroreflex facilitation evoked by hypothalamus and prefrontal cortex stimulation: role of the nucleus tractus solitarius 5-HT2A receptors. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 291(4):R1007–R1015. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00052.2006.

Hassan SF, Cornish JL, Goodchild AK (2013) Respiratory, metabolic and cardiac functions are altered by disinhibition of subregions of the medial prefrontal cortex. J Physiol 591(23):6069–6088. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2013.262071

Alexandrov VG. Ivanova TG, Alexandrova NP (2007) Prefrontal control of respiration. J Physiol Pharmacol 58 Suppl 5(Pt 1):17–23.

Aleksandrov VG, Mercuriev VA, Ivanova TG, Tarasievich AA, Aleksandrova NP (2009) Cortical control of Hering-Breuer reflexes in anesthetized rats. Eur J Med Res (Suppl 4):1–5. https://doi.org/10.1186/2047-783x-14-s4-1

Aleksandrov VG, Aleksandrova NP (2015) The role of the insular cortex in the control of visceral functions. Human Physiol 41(5):553–561. https://doi.org/10.1134/S0362119715050023

Rempel-Clower NL (2007) Role of orbitofrontal cortex connections in emotion. Ann N Y Acad Sci. 1121:72–86. https://doi.org/10.1196/annals.1401.026

Izquierdo A (2017) Functional heterogeneity within rat orbitofrontal cortex in reward learning and decision making. J Neurosci 37(44):10529–10540. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1678-17.2017

Barreiros IV, Ishii H, Walton ME, Panayi MC (2021) Defining an orbitofrontal compass: Functional and anatomical heterogeneity across anterior-posterior and medial-lateral axes. Behav Neurosci 135(2):165–173. https://doi.org/10.1037/bne0000442.

Babalian A, Eichenberger S, Bilella A, Girard F, Szabolcsi V, Roccaro D, Alvarez-Bolado G, Xu C, Celio MR (2019) The orbitofrontal cortex projects to the parvafox nucleus of the ventrolateral hypothalamus and to its targets in the ventromedial periaqueductal grey matter. Brain Struct Funct 224(1):293–314. https://doi.org/10.1007/s00429-018-1771-5

Cechetto DF, SaperCB (1990) Role of the cerebral cortex in autonomic function. Central Regulation of Autonomic Functions. New York.Oxford Univer Press.

Kaada BR (1951) Somato-motor, autonomic and electrocorticographic responses to electrical stimulation of rhinencephalic and other structures in primates, cat, and dog; a study of responses from the limbic, subcallosal, orbito-insular, piriform and temporal cortex, hippocampus-fornix and amygdala. Acta Physiol Scand Suppl 24(83):1–262.

Neafsey EJ (1990) Prefrontal cortical control of the autonomic nervous system: anatomical and physiological observations. Prog Brain Res 85:147–165. https://doi.org/10.1016/s0079-6123(08)62679-5

Александров ВГ, Губаревич ЕА, Туманова ТС, Кокурина ТН, Маркова АЮ, Рыбакова ГИ (2021) Влияние электростимуляции орбитофронтальной коры на систему кровообращения анестезированной крысы. Интеграт физиол 2(3): 297–306. [Aleksandrov VG, Gubarevich EA, Tumanova TS, Кokurina TN, Markova AYu, Rybakova GI (2021) The effect of electrical stimulation of the orbitofrontal cortex on the circulatory system of an anesthetized rat. Integrat Physiol 2(3):297–306. (In Russ)]. https://doi.org/10.33910/2687- 1270-2021-2-3-297-306

Paxinos G, Watson C(1998) The rat brain in stereotaxic coordinates. Fourth edition. G Paxinos, CWatson (eds) Acad Press.

Verberne AJ (1996) Medullary sympathoexcitatory neurons are inhibited by activation of the medial prefrontal cortex in the rat. Am J Physiol 270(4 Pt 2):R71371–71379. https://doi.org/10.1152/ajpregu.1996.270.4.R713

Owens NC, Verberne AJ (2000) Medial prefrontal depressor response: involvement of the rostral and caudal ventrolateral medulla in the rat. J Auton Nerv Syst 78(2-3):86–93. https://doi.org/10.1016/s0165-1838(99)00062-4.

Resstel LB, Corrêa FM (2006) Involvement of the medial prefrontal cortex in central cardiovascular modulation in the rat. Auton Neurosci (126-127):130–138. https://doi.org/10.1016/j.autneu.20.06.02.022

Sévoz-Couche C, Comet MA, Bernard JF, Hamon M, Laguzzi R (2006) Cardiac baroreflex facilitation evoked by hypothalamus and prefrontal cortex stimulation: role of the nucleus tractus solitarius 5-HT2A receptors. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 291(4):R1007–R1015. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00052.2006

Fisk GD, Wyss JM (1997) Pressor and depressor sites are intermingled in the cingulate cortex of the rat. Brain Res 754(1-2):204–212. https://doi.org/10.1016/s0006-8993(97)00076-0

Owens NC, Sartor DM, Verberne A. (1999) Medial prefrontal cortex depressor response: role of the solitary tract nucleus in the rat. Neuroscience 89(4):1331–1346. https://doi.org/10.1016/s0306-4522(98)00389-3

Resstel LB, Fernandes KB, Corrêa FM (2004) Medial prefrontal cortex modulation of the baroreflex parasympathetic component in the rat. Brain Res 1015(1-2):136–144. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2004.04.065

Rybak IA, Shevtsova NA, Paton JF, Dick TE, St-John WM, Mörschel M, Dutschmann M (2004) Modeling the ponto-medullary respiratory network. Respir Physiol Neurobiol 143(2-3):307–319. https://doi.org/10.1016/j.resp.2004.03.020

Trevizan-Baú P, Dhingra RR, Furuya WI, Stanić D, Mazzone SB, Dutschmann M (2021) Forebrain projection neurons target functionally diverse respiratory control areas in the midbrain, pons, and medulla oblongata. J Comp Neurol 529(9):2243–2264. https://doi.org/10.1002/cne.25091

Bilella A, Alvarez-Bolado G, Celio MR (2016) The Foxb1-expressing neurons of the ventrolateral hypothalamic parvafox nucleus project to defensive circuits. J Comp Neurol 524(15): 2955–2981. https://doi.org/10.1002/cne.24057

Subramanian HH, Balnave RJ, Holstege G (2008) The midbrain periaqueductal gray control of respiration. J Neurosci 28(47): 12274–12283. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4168-08.2008

Faull OK, Subramanian HH, EzraM, PattinsonKT (2019) The midbrain periaqueductal gray as an integrative and interoceptive neural structure for breathing. Neurosci Biobehav Rev 98:135–144. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2018.12.020