Влияние на социалния опит в ранна детска възраст върху функционалното съзряване на предния цингулат
Влияние на ранния детски социален опит върху функционалното съзряване на предната цингуларна кора на храстовия плъх (Octodon degus) D дисертация за получаване на академична степен rerum naturalium (Dr. rer. Nat.), Одобрена от Факултета по естествени науки на Университета Ото фон Герике Магдебург от Dipl.-Biol. Карина Хелмеке р. на 3 ноември 1973 г. в Еберсвалде-Финов Рецензент: проф. д-р Катарина Браун PD д-р Бруно Бауман проф. Д-р Gerd Poeggel Представено на: 14 март 2003 г. Защита на: 24 юли 2003 г.
Декларация С настоящото декларирам, че съм написал дисертацията, която съм подал с темата: Влияние на социалния опит в ранна детска възраст върху функционалното съзряване на предната цингуларна кора на храстовия плъх (Octodon degus), че още не съм го използвал като дисертация и съм напълно уточнил използваните източници . Освен това заявявам, че не съм изпратил тази или каквато и да е друга работа на други институции, за да получа докторска академична степен rerum naturalium. Магдебург, 14 март 2003 г. Карина Хелмеке
Благодарности Бих искал да благодаря на всички колеги за постоянната им готовност да помогнат и обсъдят. Специални благодарности отиват на проф. Браун и проф. Поегел за научното ръководство на тази работа и техните ценни съвети. Специални благодарности са и на моето семейство за тяхната морална и финансова подкрепа.
VIII. Приложение Извършване на оцветяване с Golgi-Cox Имунохистохимия Измерване на ACTH и кортизол в кръвната плазма Таблици 121 123 125 128
Инициирането се характеризира с обширни взаимни връзки с MD на таламуса (Groenewegen 1988) и се считат за части от PFC (Uylings & Van Eden, 1990). PrCm ACd M1 PL IL AI Фиг. 1. Схематично представяне на полукълбо (фронтално сечение, рострално от корпус калозум в прегенералната равнина): цветните подрегиони представляват областите, които са изследвани в тази работа. ACd = предна цингуларна кора, AI = агрануларна островна кора, IL = инфралимбична кора, M1 = премоторна кора, PL = предлимбична кора, PrCm = предцентрална медиална кора. (Променено от Groenewegen 1988) 5.1. Лимбичната система През 1939 г. Папес представлява невроанатомичната основа на емоциите в така наречения кръг на Папес (кръгова затворена структура на лимбичната система) (фиг. 2). Вероятно най-важната структура за емоционалните компоненти е амигдалата, докато хипокампусът, мамиларните тела и предните таламусни ядра очевидно са по-поверени да съхраняват когнитивната памет. Централното ядро на амигдалата се проектира в орбитофронталната кора и в цингуларната извивка. Този път е за съзнателния 12-ти
Иницииране на емоционални учебни събития след раждане. Експериментите с 2-флуоро-дезоксиглюкоза показват висока метаболитна активност в слуховата кора, както и в медиалната префронтална кора и тук особено в предната цингуларна кора, по време на представянето на майчиния зов (Poeggel & Braun, 1996). В ACd това активиране е значително по-високо при момчетата на нормално гласуващи майки в сравнение с това на майките, които мълчат (Poeggel & Braun, 1996). Тези наблюдения предполагат, че ACd участва не само в разпознаването на звука, но и в свързания с това процес на емоционално обучение (Poeggel & Braun, 1996; Braun & Scheich, 1997). Вече посочих, че функционалното съзряване на PFC се осъществява едва сравнително късно в постнаталната онтогенеза. Следователно може да се приеме, че този регион е особено уязвим на емоционални влияния и че напр. Оттегляне от родителите, отделяне от семейството и т.н. Процесите на емоционално обучение и преживяване в ранна детска възраст трябва да имат особен ефект върху функционалното съзряване на този лимбичен мозъчен регион. Фиг. 4. Octodon degus, родители с малки във волиера. Цифров запис (SONY Cyber-shot). 15-ти
Въведение В допълнение към ACd, бяха оценени и други подрегиони на PFC, а именно прецентралната медиална област (PrCm), прелимбичната (PL) и инфралимбичната (IL) област. 2. Влияние на повтарящото се краткосрочно оттегляне от родителите върху развитието на CRH-експресиращи неврони в медиалната префронтална кора (PFC) Влияе ли многократното отделяне от родители и братя и сестри върху развитието на CRH-експресиращи неврони в префронталната кора? Експресира ли се CRH чрез инхибиторни интернейрони в Octodon degus PFC? Колокализацията на CRH с един от калциево-свързващите протеини беше изследвана с помощта на флуоресцентно двойно оцветяване. 19-ти
Материал и методи II. Материал и методи 1. Отглеждане и отглеждане на опитни животни Тестваните животни са мъжки малки от южноамериканския храстови плъх Octodon degus, които са били отглеждани в колония в Лайбниц института по невробиология. Семействата, състоящи се от животните родители и техните потомци, живееха в стандартни клетки (височина х ширина х дълбочина: 24 х 53 х 32 см) или във волиери, които следваха естествения порив на животните да се изкачват (височина х ширина х дълбочина: 70 х 53 х 43 см). Като храна се предлагаха прясна питейна вода, достатъчно гранули от плъхове, зеленчуци и плодове. Климатизираните стаи са имали средна температура 22 C и цикъл светлина-тъмнина 12/12 часа. Експеримент А - Постнатално развитие на възбуждащите системи и как те се влияят от процесите на ранен детски опит 1.1. Постнатално развитие на дендритни бодли в предната цингуларна кора (ACd) В това проучване са сравнени четири експериментални групи от социално отгледани животни, израснали необезпокоявани със семействата си в стандартни клетки: P0 (постнатален ден 0), ден на раждане (n = 4) P14 (отзад = 4) P21, (n = 3) P45 (n = 4) 20
Материали и методи B Фиг. 5. Корпус на клетката Octodon degus (A), (B) във волиерата. Цифров запис (SONY Cyber-shot). 1.3. Влияние на повтарящото се краткосрочно оттегляне от родителите върху развитието на дендритни шипове в предната цингуларна кора (ACd) Две експериментални групи, отгледани във волиери, бяха сравнени помежду си при P21: социално отгледани животни, които останаха необезпокоявани в семейството до 21-ия ден от живота (n = 4) и 22-ри
Анализ на материали и методи на цели дендритни дървета данните, съдържащи се в количествените оценки, са по-големи (Bock 1998, дисертация). С помощта на тази система за анализ на изображения бяха оценени плътностите на дендритните шипове на невроните, избрани за оценка, и техните дендритни дължини. За пирамидална клетка програмата Neurolucida изчислява средната честота на въртене или дължината на дендрита на целия апикален и базален дендрит и тази на всеки клон (фиг. 7), така че за неврон с четири дендрита от 2-ри ред, например, може да се получи средната стойност на спиновите честоти това получава четири дендритни секции. Средната честота на гръбначния стълб или дължината на сегмента за всеки от първите пет порядъка и цялото дендритно дърво на неврон, подразделено на апикални и базални дендрити, е включено в статистическия анализ на десет оценени клетки на животно. Изчисляването на честотите на въртене и дължините на дендрита се извършва само след като всички животни в тестовата група са оценени. Фиг. 6. Следа от пирамидална клетка със системата Neurolucida. Бодлите бяха маркирани с точки върху основния дендрит и апикалния дендрит. 28
Материал и методи 5 4 4 5 3 2 2 3 3 1 Фиг. 7. Моделен дендрит с клони до 5-ти ред. 2.4. Избор на пирамидални клетки Само добре и напълно импрегнирани пирамидални клетки от слой II/III на ACd със следните качествени характеристики (фиг. 8): коничен перикарион, чиято надлъжна ос е почти перпендикулярна на мозъчната повърхност, възниква от апикалната точка на клетъчното тяло Основният дендрит (апикален дендрит), който има най-голям калибър от всички дендрити и минава перпендикулярно на мозъчната повърхност, в клетките, избрани за тази работа, апикалният дендрит се разделя на два еднакво силни клона, от които след това възникват апикални странични дендрити, оставяйки базалните дендрити и аксона като сома, подобна на опашката, дендритните дървета на апикални и базални дендрити са добре развити и по възможност напълно запазени в участъка. 29
Материал и методи A B 5µm Фиг. 8. (A) Импрегнирано с Golgi-Cox полукълбо на предния мозък на мъж от вида Octodon degus. В черно са очертани границите на областта на ACd, от която са избрани пирамидалните клетки за анализ. Измервателна лента = 400 µm, d = гръбна, m = медиална. (B) Фотомонтаж на импрегниран с Golgi-Cox слой II/III пирамидална клетка на ACd с неговите апикални и базални дендрити (стрелки), както и увеличаване на дендритния сегмент. Измервателна лента = 18 µm. (От Helmeke et al., 2001b) 2.5. Количествено определяне и статистическа оценка За количествено определяне бяха изследвани пет пирамидални клетки от слой II/III във всяко от двете полукълба на животно. Статистическият анализ не разкри значителни разлики между полукълбите в нито един от експериментите. Следователно стойностите от дясното и лявото полукълбо бяха обединени. Следователно следните стойности на десет клетки от всяко животно бяха включени в статистическото сравнение между тестовите групи (n = брой клетки на тестова група): средна апикална и базална плътност на въртене за всяка от първите пет степени на разклоняване, 30
Материали и методи означават средна дължина на апикален и базален сегмент за всяка от първите пет степени на разклоняване, средна апикална и базална плътност на въртене на всички дендритни дървета, средна дължина на апикален и базален дендрит на всички дендритни дървета. Апикалният дендрит и поне един напълно проследим базален дендрит на клетка бяха оценени във всичките им клонове до последната степен на разклоняване. При статистическата оценка, поради рядкото появяване на разклонени порядъци, по-високи от 5-ия ред, бяха показани само първите пет порядъка (фиг. 7) и цялото дендритово дърво на неврон, разделено на апикално и базално. Ако броят на тестовите групи в тестова серия е бил повече от две, стойностите на тези тестови групи първо се проверяват за значителни разлики с помощта на Kruskal-Wallis One-Way ANOVA. Ако този тест показа значителна разлика от p