Способ управления поведением животного организма

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ(088.8) Опубликовано 28,02.82. Бюллетень Ме 8Дата опубликования описания 05.03.82 лам иэооретении открытий акуменко, И. И. Верзин, Т. М. Воробьев И. В. Кононенко и А. Г. Ле(72) Авторы изобретения абагян Л Харьковский научно-исследо психиатрии и Харьковский институт им.ательскии инсти рдена Ленина п В. И. Ленина) СПОСОБ РАВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЕМ ЖИВОТНОГО ОРГАНИЗМА 2 ческие сигналы, возбуждающие или угнетающие деятельность соответствующих центров мозга, существенно отличаются от биопотенциалов. При этом известны побочные эффекты пороговой и надпороговой электрической стимуляции, приводящие нередко к искажению и огрублению ответных реакций мозга. К этим побочным эффектам от применения электрораздражения можно в первую очередь отнести локальную гибель 1 о нервной ткани в месте введения электрода;возникновение очага патологического перифокального раздражения ткани мозга с возбуждением избыточного количества нейронов как вблизи, так и на расстоянии. Известчто у биоо с миндале руются эл ной и при 2 о зываемыхтельная м стимуляци ла мозга, В данном х способах элекдается осущеструбое управление рганизма, и его личаются от естетак как электриИзобретение относится к экспериментальной биологии и медицине, а именно к экспериментальной нейрофизиологии, в частности к способам управления поведением животного организма посредством электрической стимуляции его мозга и других элементов нервной системы и может быть применено в экспериментальной нейрофизиологии, психофизиологии, нейрофармакалогии, нейро- и психохиругии, а также космической психофизиологии.Известны способ управления поведением животного, а в некоторых клинических условиях и человека, путем электрической сти. муляции соответствующих мозговых структур для получения поведенческого, биоэлектрического или иного эффекта. В ряде из них биопотенциалы используются для запуска электрической стимуляции нервных структур 1,Однако при известньтрической стимуляции увить только относительно гсостоянием животного орезультаты значительно отственных форм поведения,ен способ, заключающийся в том, бъекта биопотенциалы, снимаемые видных структур мозга, анализиектронной вычислительной маши- возникновении вспышек, так наверетен, электронная вычислиашина (ЭВМ) включает электрою ретикулярной формации ство- которая подавляет эти вспышки. случае биопотенциалы используютдля активного участия в процессе управления деятельностью мозга 2,Однако в данном способе используюттолько часть информации, заключенной вбиопотенциалах, а именно информацию,связанную с возникновением веретен, управление ограничивают пределами мозга и тогоже животного, техническое обеспечение способа требует применения ЭВМ, управлениедеятельностью мозга происходит посредством надпорогового электрического раздражения, отличного от биопотенциалов мозга.Цель изобретения - осуществление направленного вызова требуемой психофизиологической деятельности, ограничения побочных эффектов при электробиостимуляциии приближения воздействий к естественнымфизиологическим условиям, а также обеспечение возможности многократного и разновременного воздействия на нервные структуры реципиента и обеспечение возможности регуляции во время биостимуляции.Поставленная цель достигается тем, чтов способе управления поведением животного организма, заключающимся в еъемебиопотенциалов в период спонтанной иливызванной активной биологической деятельности с нервных структур, регулирующдЖ этивиды деятельности, например, гипоталамуса, усиливают и используют их для электрической стимуляции нервных структур,усиленные и зарегистрированные биопотенциалы донора ослабляют до величин, соответствующих первичным значениям, и вводят в нервные структуры реципиента, регулирующие зафиксированную деятельность,например, в гиппокамп.Кроме того, усиленные биопотенциалырегистрируют на промежуточном носителеинформации, например, магнитофоне, а также зарегистрированные биопотенциалы пролонгируются во времени посредством циклического повторения воздействия в диапазоне 20-, 45- 90-минутных сверхмедленныхколебаний биопотенциалов мозга.Пример. Под наркозом животному-донору вживлялись нихромовые электроды ввентро-медикальный гипоталамус, гиппокамп, миндалевидный комплекс и новуюкору. Через 2 дня после операции проводи-,лось тестирование эмоциогенных зон гипоталамуса на отрицательные эмоциональныереакции (реакцию избегания, агрессии). Вусловиях свободного поведения в покоеживотного в экранированной камере осуществлялась запись на электроэнцефалографе исходной электрической активности со всех указанных выше структур. С выхода электроэнцефалографа проводилась регистрация электрической активности гипоталамуса на магнитограф. На фоне исходной электрической активности мозга крысе-донору наносилось болевое раздражение, что приводило к развитию отрицательной эмоциональной реакции избегания, сопровождаю 10 13 20 Ы Использование предлагаемого способа управления .поведением животного организма обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:в нервые структуры животного организманепосредственно вводится информация; содержащаяся в биопотенциала х нервных структур другого или того же самого животного организма;31 используются сигналы на 3-4 порядкаменьше тех, которые являются пороговыми или надпороговыми при обычной электрической стимуляции нервных структур,30 33 40 43 щейся учащением пульса и дыхания, возникновением десинхронизации в новой коре и тета-ритмией в гиппокампе, гипоталамусе, миндалевидном комплексе, Вскоре при регистрации отмечалось формирование пароксизмов электрических колебаний и гиперсинхронной активности. При повторных болевых раздражениях отмечалось дифференцированные изменения электрических ритмов: в новой коре-десинхронизация или депрессия, в остальных структурах - гиперсинхронизация.Затем в камеру помещалось животное реципиент, подготовленное аналогичным способом. На электроэнцефалографе записывалась исходная электрическая активность тех же структур мозга, которая в целом не отличалась по амплитудно-частотным характеристикам от исходной электрической активности у животного-донора. Затем зарегистрированные на магнитной ленте биопотенциалы гипоталамуса животного-донора воспроизводились и с помощью устройства, регулирующего уровень напряжения, уменьшались до величин амплитуд 200 - 250 мкВ и вводились в гипоталамус животного-реципиента. Вводимые биопотенциалы записывались для контроля на одном канале электроэнцефалографа, На других каналах записывались биопотенциалы новой коры, гиппокампа, миндалевидного комплекса животного-реципиента в период введения биопотенцилов, Такое введение привело к возникновению отрицательной эмоциональной реакции избегания у животного-реципиента, которая сопровождалась десинхронизацией электрической активности в новой коре, тета-ритмией в гиппокампе, взрывной активностью в миндалевидном комплексе, с последующим развитием во всех исследуемых структурах мозга реципиента гиперсинхронной электрической активности. Также, как и у донора, наблюдались учащение импульса и дыхания,Таким образом введение биопотенциалов животного донора, зарегистрированных в состоянии отрицательного эмоционального возбуждения, вызвало у животного-реципиента поведенческие и электрографические изменения, аналогичные отмеченным у донора.908378 Составитель А. Ефимочкин Редактор И. Тыкей Техред А. Бойкас Корректор О. Билак Заказ 679/7 Тираж 717 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4таким образом, управление приближается к естественным физиологическим условиям;за счет резкого снижения пороговых величин электрических сигналов устраняются побочные эффекты действия на мозг электрического тока, в том числе дополнительная травматизация нервной ткани;в зависимости от характера деятельности мозга одного животного производится направленное изменение деятельности мозга животного;в зависимости от характера исходных программ деятельности мозга донора осуществляется разнонаправленное изменение поведения реципиента при стимуляции одних и тех же структур (элементов) мозга;позволяет удлинить на необходимое время или повторять через необходимые, например ритмические, интервалы времени с помощью носителя информации, например магнитного регистратора, стимуляцию мозга реципиента;с помощью носителя информации, например магнитного регистратора, обеспечивается хранение и многократное использование различных программ биоинформации;техническая реализация способа достаточно проста и не требует применения электронной вычислительной машины, тем самым создается значительная экономия средств;хранение зарегистрированной у донора биологической информации на носителе информации также создает экономию животных-доноров, материалов для проведения операций, затраченного на проведение операций рабочего времени.Формула изобретения1. Способ управления поведением животного организма, заключающийся в том, что снимают биопотенциалы в период спонтанной или вызванной активной биологической деятельности с нервых структур, регулирующих эти виды деятельности, например, гипоталамуса, усиливают и используют их для электрической стимуляции нервных структур отличающийся тем, что, с целью осуществления направленного вызова требуемой психофизиологической деятельности, дграничения побочных эффектов при электробиостимуляции и приближения воздействия к 1 О естественным физиологическим условиям,усиленные и зарегистрированные биопотенциалы донора ослабляют до величин, соответствующих первичным значениям, и вводят в нервные структуры реципиента, регулирующие зафиксированную деятельность, например, в гиппокамп.2. Способ по п, 1, отличающийся тем,что, с целью обеспечения возможности многократного и разновременного воздействия на нервные структуры реципиента, усилен 2 о ные биопотенциалы регистрируют на промежуточном носителе информации, например, магнитофоне.3. Способ по п, 2, отличающийся тем,что, с целью обеспечения возможности регуляции во время биостимуляции, зарегистрированные биопотенциалы пролонгируются во времени посредством циклического повторения воздействия в диапазоне 20;45-, 90-минутных сверхмедленных ритмических колебаний биопотенциалов мозга. 30Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мо 3967616, кл, 28 - с,1976.2. Дельгадо Х., Мозг и сознание, М.,Мир, 1971, с. 93 - 94 прототип).