ПАТТЕРНЫ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ВИБРИСС В СОСТОЯНИЯХ СНА И БОДРСТВОВАНИЯ У НОВОРОЖДЕННЫХ КРЫС
PDF

Ключевые слова

онтогенез
движение новорожденного
вибрисса
физиологическая миоклония
генерализованное движение
электромиография

Как цитировать

Насретдинов, А. Р., Валеева, Г. Р., & Хазипов, Р. Н. (2019). ПАТТЕРНЫ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ВИБРИСС В СОСТОЯНИЯХ СНА И БОДРСТВОВАНИЯ У НОВОРОЖДЕННЫХ КРЫС. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(10), 1215–1224. https://doi.org/10.1134/S0869813919100066

Аннотация

Цель настоящей работы заключалась в описании примитивных движений вибрисс новорожденных крыс (4-7 день после рождения) линии Вистар в состояниях сна и бодрствования, а также в исследовании корреляции между движениями вибрисс и движениями тела животного. Движения вибрисс регистрировались с помощью высокоскоростной видеорегистрации, а поведенческие состояния животного определялись с помощью регистрации электромиографической активности шейных мышц и одновременной регистрации движений конечностей животного с помощью пьезоэлементов. Было обнаружено, что во время активного сна преимущественно наблюдаются кратковременные движения вибрисс, и значительная часть этих движений возникает одновременно с кратковременными вспышками активности в шейных мышцах и кратковременными миоклоническими подергиваниями тела животного. Во время периодов бодрствования наблюдались преимущественно комплексные длительные движения вибрисс, которые сопровождались длительным повышенным тонусом шейных мышц и комплексными движениями тела и конечностей. Оба типа движений вибрисс происходили преимущественно в ростральном и каудальном направлениях, а амплитуда движений во время бодрствования лишь ненамного превосходила амплитуду движений вибрисс во время сна. Полученные данные свидетельствуют о том, что временнáя организация двигательной активности вибрисс новорожденных крыс значительно отличается в состояниях сна и бодрствования, и что движения вибрисс в обоих поведенческих состояниях с высокой степенью коррелируют с движениями тела животного. Предполагается, что генерализованные примитивные движения вибрисс и тела у новорожденных крыс обусловлены активностью единого центрального паттерн-генератора как в состоянии активного сна, так и в состоянии бодрствования.

https://doi.org/10.1134/S0869813919100066
PDF

Литература

Dorfl J. The musculature of the mystacial vibrissae of the white mouse. J. Anat. 135:147-154. 1982.

Szwed M., Bagdasarian K., Ahissar E. Encoding of vibrissal active touch. Neuron. 40:621-630. 2003.

Petersen C. C. The functional organization of the barrel cortex. Neuron. 56:339-355.2007.

McElvain L. E., Friedman B., Karten H. J., Svoboda K., Wang F., Deschenes M., Kleinfeld D. Circuits in the rodent brainstem that control whisking in concert with other orofacial motor actions. Neuroscience. 368:152-170. 2018.

Moore J. D., Mercer Lindsay N., Deschenes M., Kleinfeld D. Vibrissa self-motion and touch are reliably encoded along the same somatosensory pathway from brainstem through thalamus. PLoS. Biol. 13:e1002253. 2015.

Feldmeyer D., Brecht M., Helmchen F., Petersen C. C., Poulet J. F., Staiger J. F., Luhmann H. J., Schwarz C. Barrel cortex function. Prog. Neurobiol. 103:3-27. 2013.

Erzurumlu R. S., Gaspar P. Development and critical period plasticity of the barrel cortex. Eur. J. Neurosci. 35:1540-1553. 2012.

Luhmann H. J., Khazipov R. Neuronal activity patterns in the developing barrel cortex. Neuroscience. 368:256–267. 2017.

Lopez-Bendito G. Development of the thalamocortical interactions: past, present and future. Neuroscience. 385:67-74. 2018.

Van der Loos H., Woolsey T. A. Somatosensory cortex: structural alterations following early injury to sense organs. Science. 179:395-398. 1973.

Simons D. J., Land P. W. Early experience of tactile stimulation influences organization of somatic sensory cortex. Nature. 326:694-697. 1987.

Fox K. A critical period for experience-dependent synaptic plasticity in rat barrel cortex. J. Neurosci. 12:1826-1838. 1992.

Feldman D. E., Brecht M. Map plasticity in somatosensory cortex. Science. 310:810-815. 2005.

Akhmetshina D., Nasretdinov A., Zakharov A., Valeeva G., Khazipov R. The nature of the sensory input to the neonatal rat barrel cortex. J. Neurosci. 36:9922-9932. 2016.

Welker W. I., Johnson J. I. Jr., Pubols B. H. Jr. Some morphological and physiological characteristics of the somatic sensory system in raccoons. Am. Zool. 4:75-94. 1964.

Landers M., Philip Zeigler H. Development of rodent whisking: trigeminal input and central pattern generation. Somatosens. Mot. Res. 23:1-10. 2006.

Grant R. A., Mitchinson B., Prescott T. J. The development of whisker control in rats in relation to locomotion. Dev. Psychobiol. 54:151-168. 2012.

Tiriac A., Uitermark B. D., Fanning A. S., Sokoloff G., Blumberg M. S. Rapid whisker movements in sleeping newborn rats. Curr. Biol. 22:2075-2080. 2012.

Mizuno H., Ikezoe K., Nakazawa S., Sato T., Kitamura K., Iwasato T. Patchwork-type spontaneous activity in neonatal barrel cortex layer 4 transmitted via thalamocortical projections. Cell Rep. 22:123-135. 2018.

Khazipov R., Sirota A., Leinekugel X., Holmes G. L., Ben Ari Y., Buzsaki G. Early motor activity drives spindle bursts in the developing somatosensory cortex. Nature. 432:758-761. 2004.

Blumberg M. S., Seelke A. M., Lowen S. B., Karlsson K. A. Dynamics of sleep-wake cyclicity in developing rats. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102:14860-14864. 2005.

Gramsbergen A., Schwartze P., Prechtl H. F. The postnatal development of behavioral states in the rat. Dev. Psychobiol. 3:267-280. 1970.

Tiriac A., Sokoloff G., Blumberg M. S. Myoclonic twitching and sleep-dependent plasticity in the developing sensorimotor system. Curr. Sleep Med. Rep. 1:74-79. 2015.

Mohns E. J., Blumberg M. S. Neocortical activation of the hippocampus during sleep in infant rats. J. Neurosci. 30:3438-3449. 2010.