scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-15-3-23-32scbmt-139Research ArticleНОВЫЕ БИОМЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИNEW BIOMEDICAL TECHNOLOGIESСРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПСИХОАКТИВНЫХ СРЕДСТВ НА ГИППОКАМПАЛЬНЫЕ ТЕТА- И ГАММА-РИТМЫCOMPARATIVE EVALUATION OF THE EFFECT OF PSYCHOACTIVE MEDICINES ON HIPPOCAMPAL THETA AND GAMMA RHYTHMSФокинЮ. В.FokinYu. V.

к.б.н.,

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1

Cand. Sci. (Biol.),

143442, Moscow region, Krasnogorsk district, Svetlye gory village, building 1

ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»РоссияScientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of RussiaRussian Federation201906092019032332Copyright © Фокин Ю.В., 20192019Фокин Ю.В.Fokin Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/139

Работа проведена на кошках со стереотаксически имплантированными в разные отделы мозга электродами. Изучено влияние мелатонина, атомоксетина и хлорпромазина на разные по филогенетической организации структуры коры головного мозга, особое внимание отведено гиппокампу.

Выполнялись нормализация и нормирование БПФ-преобразованных электрограмм мозга под влиянием тестируемых средств, обладающих активирующим и депримирующим действием, регистрируемым по основным фармакокинетическим точкам. Несмотря на разные нейрохимические и клинико-фармакологические аспекты исследованных психоактивных средств, их эффекты наиболее ярко прослеживаются на ЭГМ по активности гиппокампальных θ- и γ-ритмов, отражающих мезолимбические механизмы. Они характеризуются однозначностью действия в течение всего периода влияния, совпадающего с данными фармакодинамики и фармакокинетики.

Данные эффекты отражают действие на фундаментальные механизмы мозга, проявляющиеся в т. ч. в преобразовании интрацентральных отношений и формировании когнитивных функций. 

The work was performed on cats with electrodes stereotactically implanted in various parts of the brain. The effect of melatonin, atomoxetine and chlorpromazine on cerebral cortex structures with different phylogenetic organization and on the hippocampus in particular was studied.

A normalization of FFT-transformed brain electrograms was conducted. The electrograms were recorded under the influence of the agents under study, which exhibit an activating and depressing effect recorded by the main pharmacokinetic points. Although the psychoactive agents demonstrate different neurochemical and clinical-pharmacological properties, their effects are most clearly seen on brain electrograms by the activity of hippocampal θ and γ rhythms that reflect mesolimbic mechanisms. These mechanisms are characterized by uniqueness of action during the entire period of influence, which coincides with the pharmacodynamic and pharmacokinetic data.

These manifestations reflect the effect of the studied psychoactive agents on the fundamental mechanisms of the brain consisting, e.g., in the transformation of intracenter relations and the formation of cognitive functions. 

нейровизуализациянормированиекошкиэлектродыэлектрограммы головного мозга (ЭГМ)нормализованная ЭГМ (НЭМ)быстрое преобразование Фурье (БПФ)гиппокампкогнитивные функцииneuroimagingnormalizationcatselectrodesbrain electrogramsnormalized brain electrogramsfast Fourier transformhippocampuscognitive functionsАвтор выражает искреннюю благодарность и признательность научному руководителю НЦБМТ ФМБА России, чл.-корр. РАН, акад. РАРАН, д. м. н., проф. Николаю Николаевичу Каркищенко за научно-консультативную методическую помощь, оказанную при подготовке статьиThe author expresses his sincere gratitude and appreciation to Nikolay Nikolayevich Karkischenko, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Academician of the Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences, Dr. Sci. (Med.), Prof., Head of the Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia, for his methodological guidance in the preparation of this article for publication.ReferencesКаркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т. 2. Классика и альтернативы фармакотоксикологии. М.: Изд-во ВПК, 2007. 448 с.Karkischenko N.N. Al’ternativy biomediciny. T. 2. Klassika i al’ternativy farmakotoksikologii [Alternatives to biomedicine. Vol. 2. Classics and alternatives to pharmacotoxicology]. Moscow: VPK Publ., 2007. 448 p. (In Russian).Каркищенко Н.Н. К нейродинамике аминазина: автореф. дисс. … к.м.н. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. гос. мед. ин-та, 1968. 18 с.Karkischenko N.N. K nejrodinamike aminazina: avtoref. diss. … k.m.n. [To the neurodynamics of chlorpromazine: Abstract of the dissertation … Cand. Sci. (Med.)]. Rostov-on-Don: Rostov State Medical Institute Publ., 1968. 18 p. (In Russian).Каркищенко Н.Н. Фармакология системной деятельности мозга. Ростов: Ростиздат, 1975. 152 с.Karkischenko N.N. Farmakologiya sistemnoj deyatel’nosti mozga [Pharmacology of systemic activity of the brain]. Rostov: Rostizdat Publ., 1975. 152 p. (In Russian).Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Харитонов С.Ю. Нейровизуализация эффектов психоактивных средств посредством нормализации электрограмм головного мозга. Биомедицина. 2019;15(1):12–34. DOI: 10.33647/2074-5982-15-1-12-34.Karkischenko N.N., Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Kharitonov S.Yu. Nejrovizualizaciya effektov psihoaktivnyh sredstv posredstvom normalizacii elektrogramm golovnogo mozga [Neuroimaging of the Effects of Psychoactive Substances by Means of Normalization of Brain Electrograms]. Biomedicine. 2019;15(1):12–34. (In Russian). DOI: 10.33647/2074-5982-15-1-12-34.Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Сахаров Д.С., Алимкина О.В. Роль нейромедиаторных систем мозга в генерации ультразвуковой вокализации и ее корреляции с поведением животных. Биомедицина. 2011;4:8–18.Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Sakharov D.S., Alimkina O.V. Rol’ nejromediatornyh sistem mozga v generacii ul’trazvukovoj vokalizacii i eyo korrelyacii s povedeniem zhivotnyh [The role of brain neurotransmitter systems in the generation of ultrasonic vocalization and its correlation with animal behavior]. Biomedicine. 2011;4:8–18. (In Russian).Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Мокроусов М.И., Алимкина О.В. Конвергентная валидация интрацентральных отношений головного мозга животных. Биомедицина. 2017;3:16–39.Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Taboyakova L.A., Mokrousov M.I., Alimkina O.V. Konvergentnaya validaciya intracentral’nyh otnoshenij golovnogo mozga zhivotnyh [Convergent validation of intracentral relationships of the brain of animals]. Biomedicine. 2017;3:16–39. (In Russian).Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Харитонов С.Ю., Алимкина О.В. Новые подходы к оценке интрацентральных отношений по показателям оперантного поведения и электрограмм мозга кошек. Биомедицина. 2018;4:4–17.Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Taboyakova L.A., Kharitonov S.Yu., Alimkina O.V. Novye podhody k ocenke intracentral’nyh otnoshenij po pokazatelyam operantnogo povedeniya i ehlektrogramm mozga koshek [New approaches to the assessment of intracentral relations in terms of operant behavior and electrograms of the cats brain]. Biomedicine. 2018;4:4–17. (In Russian).Помыткин И. А., Каркищенко Н. Н. Метаболический контроль высокочастотных гаммаосцилляций в головном мозге. Биомедицина. 2019;15(2):43–53. DOI: 10.33647/2074-5982-15-2-43-53.Pomytkin I.A., Karkischenko N.N. Metabolicheskij kontrol’ vysokochastotnyh gamma-oscillyacij v golovnom mozge [Metabolic control of high frequency gamma oscillations in the brain]. Biomedicine. 2019;15(2):43–53. (In Russian). DOI: 10.33647/2074-5982-15-2-43-53.Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / Под ред. Н.Н. Каркищенко и др. М.: Профиль-2С, 2010. 358 с.Rukovodstvo po laboratornym zhivotnym i al’ternativnym modelyam v biomedicinskih issledovaniyah [Manual on laboratory animals and alternative models in biomedical research]. Ed. by N.N. Karkischenko, et al. Moscow: Profi l’-2S Publ., 2010. 358 p. (In Russian).Bland B.H., Colom L.V. Extrinsic and intrinsic properties underlying oscillation and synchrony in limbic cortex. Prog. Neurobiol. 1993;41:157–208.Bland B.H., Colom L.V. Extrinsic and intrinsic properties underlying oscillation and synchrony in limbic cortex. Prog. Neurobiol. 1993;41:157–208.Bragin A., Jandó G., Nádasdy Z., Hetke J., Wise K., Buzsáki G. Gamma (40–100 Hz) oscillation in the hippocampus of the behaving rat. J. Neurosci. 1995;15(1, Pt 1):47–60.Bragin A., Jandó G., Nádasdy Z., Hetke J., Wise K., Buzsáki G. Gamma (40–100 Hz) oscillation in the hippocampus of the behaving rat. J. Neurosci. 1995;15(1, Pt 1):47–60.Kann O. The interneuron energy hypothesis: Implications for brain disease. Neurobiol. Dis. 2016;90:75–85. DOI: 10.1016/j.nbd.2015.08.005.Kann O. The interneuron energy hypothesis: Implications for brain disease. Neurobiol. Dis. 2016;90:75–85. DOI: 10.1016/j.nbd.2015.08.005.Kann O., Huchzermeyer C., Kovács R., Wirtz S., Schuelke M. Gamma oscillations in the hippocampus require high complex I gene expression and strong functional performance of mitochondria. Brain. 2011;134(Pt 2):345–358. DOI: 10.1093/brain/awq333.Kann O., Huchzermeyer C., Kovács R., Wirtz S., Schuelke M. Gamma oscillations in the hippocampus require high complex I gene expression and strong functional performance of mitochondria. Brain. 2011;134(Pt 2):345–358. DOI: 10.1093/brain/awq333.Tort A.B., Kramer M.A., Thorn C., Gibson D.J., Kubota Y., Graybiel A.M., et al. Dynamic crossfrequency couplings of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2008;105(51):20517–20522. DOI: 10.1073/pnas.0810524105.Tort A.B., Kramer M.A., Thorn C., Gibson D.J., Kubota Y., Graybiel A.M., et al. Dynamic crossfrequency couplings of local field potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2008;105(51):20517–20522. DOI: 10.1073/pnas.0810524105.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.