автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Компартментно-кластерный анализ синергизма структур дыхательного центра в реализации афферентных влияний

На правах рукописи

Попов Юрнй Михайлович

КОМПАРТМЕНТНО - КЛАСТЕРНЫЙ АНАЛИЗ СИНЕРГИЗМА СТРУКТУР ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА В РЕАЛИЗАЦИИ АФФЕРЕНТНЫХ ВЛИЯНИЙ

05.13.01 - системный анализ, управление и обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

□03446033

Сургут 2008

003446833

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Самарский государственный педагогический университет»

На) чные консультанты:

доктор биологических наук, профессор ФИЛАТОВА ОЛЬГА ЕВГЕНЬЕВНА доктор физико-математических наук, профессор

ЕСЬКОВ ВАЛЕРИЙ МАТВЕЕВИЧ

Официальные оппоненты:

Член - корр. РАМН, доктор биологических наук, профессор

ФУДИН НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ ГУ НИИ нормальной физиологии им П К Анохина РАМН

доктор биологических наук, профессор КОЗУПИЦА ГЕННАДИЙ СТЕПАНОВИЧ НИИ биофизики и медицинской кибернетики Сургутского государственного университета

доктор медицинских наук, профессор ПЯТИН ВАСИЛИЙ ФЕДОРОВИЧ ГОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет»

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Татарский государственный

гуманитарно-педагогический университет»

Защита состоится «19» сентября 2008 г в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 800 005 01 при Сургутском государственном университете по адресу г Сургут, пр-т Ленина, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сургутского государственного университета по адресу. 628400, г Сургут, ул Ленина, 1

Автореферат разослан «17» августа 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, / и ю Добрынина

доктор медицинских наук, доцент -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из важнейших условий протекания биологических процессов является их компартментно-кластерная обособленность и синергический принцип объединения всех составляющих элементов в единую функциональную систему. Это характерно для всех уровней организации живой материи - от клетки до биосферы. Необходимость познания этой основополагающей закономерности жизни стимулирует интенсивное развитие различных концептуальных направлений современной синергетики (Хакен, 2001, Николис, Пригожин, 2003; Еськов, 2003, Еськов, Хадарцев, 2005, Малинецкий, Потапов, 2006)

В особой степени системный компартментно-кластерный подход (ККП) необходим для понимания функционирования высокоорганизованных систем, в том числе нервных центров. Известно, что локализация большинства из mix не ограничивается одной ядерной группой нейронов, а включает в себя несколько пространственно разобщенных, но тесно взаимодействующих между собой клеточных группировок с различными функциональными характеристиками Благодаря синергизму из них формируется единая корпоративная управляющая система, способная работать как в стационарном, так и в динамическом режимах

Удачной моделью для системного компартментно-кластерного анализа может служить дыхательный центр (ДЦ) млекопитающих животных Его структурно-функциональные особенности исследуются на протяжении почти двух столетий В настоящее время ДЦ по праву считается одним из наиболее изученных нервных центров. По современным представлениям ДЦ - многокластерная система. В его состав входят клеточные популяции дорсального и вентрального респираторных ядер, анатомическими субстратами которых являются, соответственно ядро солитарного тракта (ЯСТ) и двойное (ДЯ), ретроамбигуальное (РАЯ) ядра (Cohen, 1979, Сергиевский и соавт., 1993; Bianchi et al, 1995, Ezure, Tanaka, 2000b, Hajx et al, 2000, Сафонов, 2006; Меркулова и соавт, 2007) Большое значение в генерации дыхательного ритма отводится пре-Бетцингер комплексу (ПБК) клеток, расположенному в субретрофациальной области продолговатого мозга (ПМ) (Rekling, Feldman, 1998, Koshiya, Smith, 1999, Rybak et al, 2004, 2007). Ряд исследователей (Габдрахманов, 1975, Сергиевский и соавт., 1993) относят к ДЦ также рад ядер медиальной области (ЯМЗ) ПМ Несмотря на то, что в ней отсутствуют нейроны с дыхательной модуляцией активности, данный компартмент системы регуляции дыхания эффективно вмешивается в контроль респираторной функции.

При всей очевидности успехов в изучении различных аспектов регуляции дыхания доминирует аналитический подход. Основанный на идеях детерминизма, он способствует в основном накоплению научных фактов

Чем больше возрастает их объем, тем сложнее становится исследователям разобраться в сути многочисленных частных явлений и закономерностей. В связи с этим периодически осуществлялась систематизация имеющихся данных, разработка формально-логических и математических моделей механизмов контроля дыхательного ритма (Kling, Szekely, 1968; Коган и со-авт, 1969, Кедер-Степанова, Четаев, 1978, Bruce et al., 1979; Честнова, Че-таев, 1979, Сафонов и соавт , 1980, Euler, 1985; Еськов, 1994; Rybak et al, 2004, Сафонов, 2006 и др ) Следует отметить, что большая часть имеющихся в настоящее время моделей носит функциональный характер. В их основу положены механизмы межнейронного взаимодействия в респираторной сети (Richter et al., 1992; Duffin, 2003, Koizumi et al., 2008; Fong, Jeffrey, 2008), пейсмекерные свойства дыхательных нейронов (Ommaru, 1995, Smith et al., 1997, Rekling, Feldman, 1998; Butera et al., 1999b) В ряде из них использован гибридный подход, учитывающий оба системообразующих фактора (Funk & Feldman, 1994; Rybak et al, 2007; Ben-Tal, Smith, 2008)

Существенным недостатком всех известных нам моделей генерации и регуляции дыхания является то, что при их разработке игнорируются кибернетические, общебиологические принципы функционирования сложных живых систем. В частности, ни в одной из этих моделей не представлен синергический принцип функционирования многокомпонентной системы ДЦ

Несмотря на то, что функционирование ДЦ как и любой другой системы невозможно без движения информационных потоков, изучению данного вопроса в нейрофизиологии дыхания не уделялось должного внимания Имеются лишь отдельные предположения (Сергиевский и соавт , 1975; 1993, Сафонов, 2006), что циклически организованные дыхательные процессы возникают из стохастических взаимодействий Для нормального состояния такой системы необходим постоянный приток к ее компонентам определенной суммы афферентных сигналов. Кроме ритмо-образующей функции афферентация оказывает на деятельность ДЦ корригирующее влияние, способствуя формированию приспособительных респираторных реакций в различных условиях жизнедеятельности организма Однако, роль, место и синергетика компонентов системы регуляции дыхания в реализации афферентных влияний до настоящего времени не получили чёткого определения Считается (Cohen, 1979, Lipski, 1979, Kaha, 1980, Miffin, 1997, Patón, 1998;Ezure, 2002; Гордиевский, 2005; Меркулова и соавт., 2007), что основной афферентной станцией ДЦ является ДДГ При этом остается непонятным, каким образом в реализации афферентных влияний участвуют остальные компоненты системы контроля дыхания и по каким механизмам в регуляцию респирации вовлекаются многочисленные неспецифические факторы.

В большинстве имеющихся функциональных моделей регуляции дыхательного ритма и паттерна системный ККП, несмотря на свою универсальность и эффективность, не получил должного применения Его использование часто ограничивается лишь описанием соотношения crpjoi-туры и функции Однако это совершенно недостаточно для обобщения имеющихся многочисленных научных фактов, формализации и идентификации компартментов и кластеров системы регуляции дыхания, синергетики их взаимоотношений в формировании приспособительных дыхательных реакций организма (Walter, 1985, Еськов, 1994, 2003, Еськов, Ха-дарцев, 2005).

В связи с этим целью настоящей работы явилось комплексное изучение с позиции ККП, синергизма ядерных компонентов и нейронных сетей дыхательного центра в реализации афферентных влияний. Данная цель определила постановку и решение следующих задач.

1. Разработать адекватные методы идентификации синергизма компонентов системы регуляции дыхания

2. Осуществить системный анализ функциональной организации специфических и неспецифических афферентных входов и особенностей движения потоков информации в системном комплексе компартментов дыхательного центра

3 Осуществить идентификацию, системный анализ и разработку феноменологической модели структуры респираторных нейронных сетей, обеспечивающих реализацию афферентных влияний.

4. Оценить физиологические механизмы синергизма компонентов дыхательного центра в приеме, интеграции и реализации афферентных сигналов

5. Исследовать явления полного синергизма в условиях вариаций марковских параметров интегральной активности эфферентных драйвов системы регуляции дыхания при воздействиях на специфические и неспецифические афферентные входы.

6 Разработать компартментно-кластерную модель системных мех i низмов реализации специфической и неспецифической афферента ции в компартментно-кластерной системе регуляции дыхания

Научная новизна. Впервые на основе ККП осуществлен систегадъъ'т анализ физиологических механизмов синергизма структур ДЦ г реализации афферентных влияний. На основе разработанных алгоритмов и программного продукта идентифицировано явление полного синергизма компонентов СРД при воздействиях на специфические и неспецифические афферентные входы. Выявлены общие системные и модально-специфические особенности поступления и реализации в структурах ДЦ висцеральных и соматических афферентных сигналов. Установлена сен-

сорная, интегративная и эффекторная роль различных типов ДН и РН. Изучена динамика информационных потоков, роль, место и синергизм компартментов системного комплекса ДЦ в реализации афферентных влияний. Впервые также изучены стационарный и динамический режимы функционирования СРД и их изменения симуляцией притока информации и других экспериментальных воздействиях. Разработаны оригинальная схема универсальной нейронной сети и компартментно-кластерная модель механизмов включения афферентных сигналов в регуляцию респираторной функции организма Обоснованы положения, способствующие новому пониманию механизмов формирования адаптивных реакций дыхательной функциональной системы.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в использовании базовых концепций теории БДС и ККП, методов феноменологического и математического моделирования в изучении системных механизмов реализации специфических и неспецифических афферентных влияний в регуляции респираторной функции организма Результаты экспериментального исследования и их теоретического анализа во многом могут способствовать пониманию не только синергической природы формирования адаптивных дыхательных реакций, но и уточнению ряда принципов функциональной организации физиологических центров. Они также представляют интерес для теоретической и практической нейрокиберне-тики и нейрофизиологии, могут быть включены в соответствующие разделы учебных курсов высших учебных заведений по синергетике, физиологии нервной и вегетативных систем. Рекомендации по использованию базовых принципов ККП, предложенные в работе, при внедрении в теоретическую и практическую медицину позволят сформулировать и использовать универсальный алгоритм диагностики и коррекции различных нарушений дыхания

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Полученные в ходе диссертационного исследования закономерности и феномены полностью укладываются в базовые аксиомы концепции БДС и подтверждают эффективность ККП в познании системных механизмов функционирования ДЦ.

2, Физиологические механизмы синергизма компонентов СРД основаны на пространственно-временных особенностях ее афферентных входов, внутрицентральном взаимодействии элементов системного комплекса ДЦ и конвергентных свойствах образующих его нейронов

3. Реализация специфических и неспецифических афферентных сигналов осуществляется в нейронных сетях с идентичной структурно-функциональной и временной организацией

4. Каждый компартмент дыхательного центра имеет собственные специфические и общие системные механизмы восприятия, интеграции и реализации афферентных сигналов.

5. Предложенные приемы математического анализа позволяют идентифицировать степень синергизма структур ДЦ в реализации специфической и неспецифической информации.

6. Разработанные феноменологические и математические модели синергизма компонентов СРД позволяют объяснить природу формирования адаптивных реакций дыхательной функциональной системы в различных условиях жизнедеятельности организма.

Апробация работы. Результаты работы доложены на XIII - XVIII съездах Физиологического общества им И П. Павлова, I и II Российских конгрессах по патофизиологии. Они ежегодно (1979 - 2005 г г ) представлялись на внутривузовских конференциях Самарского государственного педагогического университета, периодически обсуждались на научных семинарах Самарского отделения Физиологического общества России, Сургутского, Ростовского и Самарского государственных университетов, международных научных конференциях: «Технология 2000» (г Тольятти,

1995 г.), «Инженерно- физические проблемы новой техники» (г Москва,

1996 г.), на международной конференции «Детермининизм и стохастическое моделирование в биологии» (Болгария, г. София, 1997 г.), на VIII международной конференции по медико- биологической инженерии и компьютингу (Кипр, г. Лемасол, 1998 г ), на международных конференциях по новым информационным технологиям в медицине и экологии-1Т+МЕ'98 (Крым, 1998 г ) и "Датчик" (Крым, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 гг.), на международной конференции по моделированию (International conférence on modeling and simulation 27-29 apnl, Minsk 2004), на международной конференции (MS'2004, Lyon - Villeurbanne, 5-7 July 2004) Результаты исследования включены в приоритетное открытие «Закономерность изменения синергических взаимоотношений в системах регуляции биологических динамических систем организма млекопитающих под действием внешних факторов», зарегистрированное (диплом № 248) Российской академией естественных наук и Международной академией авторов научных открытий (Научные открытия сборник кратких описаний научных открытий, научных идей, научных гипотез - 2004 г Выпуск 1. Москва, 2004.)

Декларация личного участия автора. Автором лично выполнены эксперименты по изучению особенностей функциональной организации

специфических и неспецифических афферентных входов ДЦ, исследованию роли различных типов ДН и РН и их места в нейронной сети, обеспечивающей реализацию висцеральной и соматической информации, выявлению механизмов корпоративной деятельности ядерных образований

ДЦ

С непосредственным участием автора разработаны методы математической и компьютерной идентификации степени синергизма компар-тментов СРД в реализации афферентных влияний. Доля личного участия автора в совместных публикациях составляет 60 - 80%

Публикации. По теме диссертации опубликовано 69 работ, в том числе 4 монографии и 19 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для соискания степени доктора биологических наук.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа содержит 266 страниц машинописного текста Она исполнена в классическом стиле и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, шести глав, содержащих результаты собственных наблюдений, заключения, выводов, списка литературы. Работа содержит 32 рисунка и 26 таблиц. Список используемой литературы включает в себя 345 источников, в том числе 219 на иностранном языке

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование произведено на 185 взрослых беспородных кошках, массой 2,5 - 3,5 кг, наркотизированных внутрибрюшинным введением этаминала натрия (35 - 40 мг/кг). Операционная подготовка животного включала в себя выделение трахеи, блуждающих, аортальных, седалищных и бедренных нервов На всех выделенных нервных стволах размещались биполярные платиновые электроды

По окончании подготовительной операции животное фиксировалось в стереотаксическом приборе СЭЖ-3 дорсальной поверхностью головы вверх Осуществлялся доступ к продолговатому мозгу. Для полного обнажения дна четвертого желудочка задняя часть мозжечка удалялась вакуумным отсосом

В опытах, в которых было предусмотрено изучение эффекторных реакций ДЦ, осуществлялось дополнительное выделение диафрагмально-го и наружного межрёберного нерва

Для раздражения центральных структур использовались металлические биполярные электроды с диаметром кончика 30 мкм, и межэлектродным расстоянием 20 мкм Сила тока составляла 120 - 280 мкА. Для всех афферентных нервов определялись пороги реакций на электрораздражение. При нанесении пачки раздражающих импульсов использовалась сила тока, равная двум пороговым величинам Длительность стимула была

стандартизирована Использовалась частота тока 20 и 200 в сек Для получения вызванных потенциалов прибегали к 5-6 - кратному превышению пороговых значений, что составило: 20 - 50 мкА для висцеральных и 20 -30 мкА для соматических афферентов. Длительность прямоугольных импульсов электрического тока во всех случаях была стандартной и составляла 0,1 мс.

Регистрация биоэлектрической активности нейронов продолговатого мозга производилась экстраклеточным способом с помощью стеклянных микроэлектродов с диаметром кончика 1-5 мкм Электроды вводились в мозг посредством полуавтоматического шагового микроманипулятора. Зарегистрированы и обработаны нейрограммы 1864 клеток ДЦ, из них 846 ДН и 1118 РН Параметры внешнего дыхания регистрировались с помощью терморезистора, вклеенного в стеклянную трахеотомическую трубку.

При всех манипуляциях на мозге оценка координат осуществлялась относительно obex, средней линии продолговатого мозга и его дорсальной поверхности. Пространственная идентификация ядерных образований дыхательного центра осуществлялась на основе стереотаксического атласа Reinoso - Suares (1961).

Регистрация всех исследуемых сигналов осуществлялась на магнитографе НО - 67, откуда они через АЦП поступали в персональный компьютер для последующей обработки.

Для каждого нейрона осуществлялась идентификация типа разряда, оценивались моменты времени начала и окончания активности, длительности залпа, число импульсов в нем, осуществляли расчет средней частоты генерации потенциалов Анализ вызванных ответов включал в себя определение амплитуды потенциала, его конфигурации, полярности, длительности возбуждения и латентного периода его развития

В ряде экспериментов осуществлялось локальное выключение структур ДЦ путем билатерально-симметричного введения в них с помощью микрошприца ЗМ раствора хлорида калия в объеме 10 мкл

Первичные данные подвергали статистической обработке с помощью программного пакета SigmaStat 2 0 (Jandel Scientific, USA) с Tukey и непарного и парного t-критерия Стьюдента. Осуществлялся расчет средней арифметической величины (М), ее средней ошибки (т). Достоверным считали изменения, с коэффициентом (р) меньшим 0,05

Математические расчёты степени синергизма компонентов системы регуляции дыхания в реализации афферентных влияний оценивалась путем сравнения изменений усредненных количественных показателей эф-фекторных драйвов диафрагмального нерва при симуляции притока к СРД информации специфической и неспецифической модальности Это достигалось путем стандартизированной электростимуляции БН, АН, СН и БдН, а также ФМА с этих афферентов в структурах ДЦ. На основе полу-

ченных данных определялись марковские параметры, осуществлялось построение окончательно неотрицательных матриц, и оценка наличия пер-ронова корня, что позволяло рассчитать коэффициент синергизма.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Пространственно-временные особенности специфических и неспецифических афферентных входов системы контроля дыхания

Управление - информационный процесс Оно предусматривает обязательный контроль состояния объекта управления и учет всех других факторов, способных вызвать возмущение контролируемой системы В нервной системе это обеспечивается за счет постоянного притока к управляющим нервным центрам специфических и неспецифических афферентных сигналов.

К настоящему времени описано влияние на дыхание более двадцати различных афферентных каналов (Cohen, 1979; Pack, 1981; Langhorst, 1983, Сафонов, 2006). Несмотря на то, что эффекты, полученные при воздействиях на них хорошо известны, вопрос о системных механизмах реализации афферентных потоков в структурах ДЦ остается далеким от окончательного решения

Специфической афферентацией для системы контроля дыхания является информация, поступающая от механорецепторов легких, дыхательных мышц, а также сигналы от периферических хеморецепторов. Эта сигнализация по каналам обратной связи в составе БН, АН и синусных нервов обеспечивает управление дыхательной функциональной системой по отклонению или рассогласованию Все неспецифические афферентные влияния стекающиеся в ДЦ участвуют в регулировании по возмущению (Сафонов и соавт, 1980) Наиболее значимой из неспецифических факторов является мышечная деятельность (Бреслав, Глебовский, 1981; Габд-рахманов и соавт., 1990; Миняев, Сафонов, 2000, Александрова, Исаев, 2001) Соматическая афферентация, поступая в ДЦ, способствует превентивному усилению респирации задолго до возникновения существенных отклонений в газовом составе крови

Поступление афферентных сигналов с БН и АН ограничиваются ЯСТ В этом ядре для обоих афферентов получен фокус максимальной вызванной активности (ФМА), выявлены морфологические особенности распределения дендритных терминалей первичных вагусных клеток (Kalia, 1980, Сергиевский и соавт., 1993; Patón, 1998, Ezure, 2002; Горди-евский, 2005) Однако, несмотря на то, что эти данные стали классическими и вошли в учебную литературу до сих пор остается непонятным, каким

образом драйвы БН и АН вмешиваются в механизмы функционирования системы контроля дыхания, в которую кроме ЯСТ входят и другие ком-партменты ДЦ.

Для решения этих противоречий нами в экспериментальных условиях производилось зондирование обширной области ПМ, включившей в себя весь ядерный комплекс ДЦ. Методом ВП было установлено, что поступление специфических афферентных сигналов не ограничивается ДЦГ. ФО с БН и АН зарегистрированы во всех медуллярных ядрах ДЦ (Рис. I). В каждом из этих компартментов установлено наличие ФМА. Наибольшая плотность коротколатентных ответов была характерна для ядер вагусного комплекса ПМ - ЯСТ, ДЯ, дорсального моторного и комиссурального ядер. Наряду с этим ВП показаны для РАЯ, ГЯ, ПМЯ, РФЯ, ядра тройничного нерва, медиального и латерального вестибулярных ядер, вентрального ретикулярного, мелкоклеточного ретикулярного, медиального и латерального клиновидного ядер.

^"лр

Рис. 1. Вызванные потенциалы структур дыхательного центра на раздражение блуждающего (1), аортального (2), седалищного (3) и бедренного (4) нервов.

Наиболее коротколатеитные и высокоамплитудные ФО зарегистрированы в центральной части ЯСТ, от уровня obex до 3 мм ростральнее его, в области с высокой концентрацией ДН. При погружении микроэлектрода в этом районе ФО регистрировалась в любой точке трека, длинной 1,2-1,5 мм. Амплитуда ВП достигала 300-400 мкВ Длительность ЛП их развития составила 1,5-3,0 мс. Для ЯСТ были характерны однофазные ФО отрицательной полярности. Также часто встречались двухфазные ответы положительно-отрицательной конфигурации

Высокая плотность ФО выявлена в ВДГ, ПБК и ЯМЗ. Они содержали большее число компонентов, и их амплитуда и ЛП развития имели фазно-дыхательную зависимость. В ВДГ для БН и АН наряду с синапти-ческими были показаны ответы антидромной природы. Для сердечного нерва они были единичными, с БН более многочисленны.

Сравнительный анализ пространственно-временных характеристик ФО с БН и АН позволяет заключить, что входы данных афферентов организованы по единому плану Это проявляется в значительной идентичности волн возбуждения, полученных в одних и тех же областях ДЦ при раздражении БН и АН Отличием было лишь то, что ВП с вагусов регистрировались в более обширных границах ПМ, и они содержали как правило несколько большее число компонентов. Латентный период их развития был для АН на 0,3 - 1,5 мс короче, чем для БН. Следует также отметить, что в ЯСТ наблюдалась топическая организация окончания терминалей данных афферентов. ФМА для АН зарегистрирован в дорсомедиальной части ЯСТ, в то время как с БН - в его вентролатеральной области. Топический принцип полностью нивелировался в других ядерных образованиях ДЦ Для них было характерно наличие значительного перекрытия областей регистрации ФО с исследованных афферентов. Пространственно-временные характеристики ФО позволяют заключить, что специфическая афферентация поступает в ВДГ, ЯМЗ и ПБК через ДЦГ.

ФО с неспецифических афферентов зарегистрированы в более обширных областях ПМ Кроме структур, в которых ранее были установлены входы специфических афферентов, ВП с соматических нервов дополнительно получены в пирамидном тракте, тонком ядре, нижней оливе, латеральном ретикулярном ядре, вестибулоспинальном, руброспинальном, вентральном спиномозжечковом трактах

ФО с СН и БдН в отличие от специфических афферентов в структурах ДЦ распределены более равномерно. По-видимому, коллатерали соматической проводящей системы не формируют в них большие массивы, что не позволило выделить ФМА, определить особую роль одного из ядер в переработке соматических сигналов. Типичные ФО с соматических нервов в ядрах латеральной и МЗ ДЦ приведены на рисунке 1

ВП с соматических нервов отличались меньшей вариабельностью конфигурации, полярности, длительности и времени развития возбуждения. Для них также было характерно выраженное преобладание первичных, низкопороговых ответов. Их амплитуда во всех ядрах ДЦ была примерно одинаковой и составила 80 - 200 мкВ. Длительность ЛП ФО варьировала от 5,0 до 20,0 мс. Ее нижние значения в исследованных структурах были примерно равными Верхняя граница длительности развития ответов была наименьшей в ДЦГ, затем в ВДГ, ПБК и ГЯ

Компартментно-кластерная феноменология связей нейронов дыхательного центра с висцеральными и соматическими афферентами

На раздражение висцеральных и соматических нервов были получены ответы всех типов ДН и РН Однако степень их вовлечения каждым из афферентов была неодинаковой (Таблица 1 ) Наличие афферентного входа с БН показано для 27,2%, с АН - 27,4%, СН - 23,2%, БдН - 18,4% всех нейронов ДЦ Больше всего респираторных клеток вовлекалось стимуляцией БН В ДЦГ вагусный вход имеют 47,7% ИН, 25,9% ЭН, в ВДГ соответственно 25,4% и 16,1%, ПБК - 30,6% и 24,3% ДН

Стимуляция АН по сравнению с БН вовлекала в ДДГ и ПБК несколько меньшее, а в ВДГ - большее количество ДН Механо- и хеморе-цепторные драйвы непосредственно получают РН всех ядерных компонентов ДЦ. При этом они несут большую нагрузку в реализации афферентных влияний АН. Различия в степени вовлечения РН АН и БН составили для клеток ДДГ - 10,3%, ВДГ - 15,7%, ПБК - 3,5%, ЯМЗ - 6,6%

Соматическую афферентацию получают также все типы ДН и РН ДЦ, при этом в популяции респираторных клеток приоритет переработки мышечных сигналов принадлежит ЭН Стимуляцией СН в ДДГ активировалось на 17,3%, в ВДГ - 11,2%, во всех структурах ДЦ - на 11,5% больше ЭН, чем ИН Сходная динамика вовлечения основных типов ДН показана и для БДН. Различием было лишь то, что стимуляция данного афферента вызывала активность несколько меньшего числа нейронов Градация в степени вовлечения различных типов клеток при этом сохранялась

Соматический вход по сравнению с ДН имеет большее число РН Для СН различия в степени вовлечения РН и ИН составили 17,9%, РН и ЭН - 6,4%. Для БдН они оказались равны соответственно 15,3% и 12,2%

Характеристики афферентных входов регулирующих систем включают в себя не только количественные, но и временные особенности поступления информации ДН и РН ДЦ получают афферентацию с БН с ЛП от 1,8 до 22,0 мс. Среди ДН ДДГ одной и той же популяции наименьший ЛП имели нейроны раннего типа.

Таблица 1

Степень вовлечения (в %) основных типов нейронов ДЦ стимуляцией специфических и неспецифических афферентов

Отдел ДЦ Гип нейронов Специфические афференты Неспецифические афференты

БН АН СН БдН

ДЦГ ИН 47,7 27,4 12,3 9,4

ЭН 25,9 20,4 29,6 9,6

РН 29,6 39,9 30,4 27,4

Всего 36,8 36,9 24,2 21,2

ВДГ ИН 25,4 29,0 7,3 5,5

ЭН 16,1 21,4 18,5 14,8

РН 8,4 24,1 31,1 25,6

Всего 14,4 26,4 20,7 17,3

ПБК ИН 30,6 22,8 14,3 9,2

ЭН 24,3 18,4 12,5 10,0

РН 16,5 20,0 18,8 16,5

Всего 22,9 17,8 15,1 10,5

ямз РН 23,6 30,2 29,0 21,8

Вся СРД ИН 38,8 26,6 11,4 8,1

ЭН 22,3 20,9 22,9 12,2

РН 19,2 28,3 29,3 24,4

Все нейроны ДЦ 27,2 27,4 23,2 18,4

У ранних инспираторных клеток среднее значение ЛП составило 4,6±0,4 мс, ранних экспираторных 4,9±0,3 мс. Обращает на себя внимание тот факт, что ДН раннего типа вовлекаются стимуляцией вагуса в значительно большем количестве, чем остальные популяции респираторных клеток. Этот факт может свидетельствовать о том, что нейроны, принадлежащие генератору ритма (Richter, 1992; Пятин, Никитин, 1998, Сафонов, 2006, Rybak et al., 2007,) также испытывают значительное влияние со стороны вагусного афферентного входа

14

Одновременно со спонтанно активными клетками в данном отделе ДЦ на раздражение БН зарегистрирована ВП -21, а. АН - 25 «молчащих» нейронов. Их активность рекрутировалась нанесением стимула При этом большая часть из них сохраняли активность в течении всего времени стимуляции, генерируя на каждый импульс тока 1-5 потенциалов действия ЛП их ВП был на 0,5-1,5 мс меньше, чем у спонтанно активных нейронов ЯСТ Большая часть данных клеток была локализована в ФМА соответствующих афферентов.

Гистограммы центильного распределения инспираторных, экспираторных клеток и РН по длительности латентного периода вызванного ответа (рис 2) показывают, что основная масса клеток ДЦГ реагирует на раздражение БН и АН со временем развития реакции до 5,0 мс.

Из числа нейронов, вовлекаемых стимуляцией БН, с таким временем реагировали 56,1% ИН, 53,3% ЭН и 66,7% РН. На стимуляцию АН со временем до 5,0 мс вовлекалось относительно большее число нейронов ЯСТ -66,5% ИН, 62,0% ЭН, 72,5% РН Значительная часть клеток ДДГ имеют афферентный вход с БН и АН, позволяющий получать информацию в диапазоне времени 5,1 - 10,0 мс. На раздражение первого афферента так вовлекались 35,6% ИН, 13,4% ЭН и 19,0% РН, второго - соответственно -26,4%, 14,2% и 3,8% клеток данных типов. Лишь небольшое число нейронов ЯСТ отвечали на раздражение БН с ЛП более 15,0 мс Это отмечено только для 1,1% ИН и 6,7% ЭН Ответов с таким временем развития для АН установлено не было.

В ВДГ значительное количество клеток также имеет коротколатент-ные связи с афферентным входом БН и АН Со временем до 5,0 мс БН вовлекалось 35,4% ИН, 30,3% ЭН и 39,6% РН, АН соответственно 45,5%, 40,2% и 59,6% клеток ВДГ

Наибольшее число ДН вовлекалось БН и АН с ЛП от 5,1 мс до 10,0 мс Обращает на себя внимание также то, что почти десятая часть ДН и РН имеет временной вход с вагуса, превышающий 15,0 мс, в то время, как такой ЛП для АН совершенно не характерен.

Динамика ЛП ВП на стимуляцию АН почти полностью соответствовала данным, полученным для БН. Это наряду со сравнительной особенностью вовлечения в реакцию может свидетельствовать о том, что различные типы ДН и РН получают количественно строго определенный объем афферентных сигналов.

На раздражения в БН в ДЯ изучены 30 «молчащих» нейронов Половина из них рекрутировалась синаптически Остальные были определены как могонейроны Стимуляцией АН ортодромно реагировали 12«молчащих» нейронов. ЛП «молчащих» нейронов ДЯ, вовлекаемых синаптически, был на 0,3 - 1,5 мс более длительным, чем у аналогичных клеток ЯСТ.

БН АН СН БдН

ДДГ

Рис. 2. Гистограммы дентального распределения вызванных потенциалов нейронов дыхательного центра по длительности латентного периода на раздражение исследованных афферентов: на каждой гистограмме по оси абсцисс время в мс, по оси ординат -доля нейронов (в %)

Временная организация афферентных входов ПБК во многом напоминала таковую ВДГ, что хорошо видно при сравнении гистограмм цен-тильного распределения (Рис 2) В этом компоненте ДЦ при стимуляции БН выявлено 9, а АН - 8 «молчащих» нейронов

В структурах МЗ ДЦ, на одиночное электрическое раздражение БН протестировано 212 РН. Связи этих клеток с БН были синаптической природы. Антидромная активация была показана только для 4 РН Из них 2 локализованы в ГЯ, 2 - были отнесены к ПМЯ. Характеристики ВП вагус-ных мотонейронов были аналогичны соответствующим клеткам ДЯ

Синаптические потенциалы клеток МЗ вызывались при больших порогах стимуляции БН и АН. Длительность их ЛП варьировала для БН от 2,4 до 21,0 мс, АН от 2,5 до 16,5 мс Коротколатентные связи с первым афферентом имели 29,5%, вторым 40,2% клеток отвечающих на стимуляцию. Основная масса РН МЗ реагировала на раздражение специфических афферентов с ЛП от 5,1 до 10,Оме

В структурах МЗ для БН найдено лишь 10, а АН - 8 «молчащих» нейронов. Все они синаптически рекрутировались раздражением данных афферентов

Во многом сходную временную организацию имеют соматические входы нейронов ДЦ. Длительность ЛП ВП с СН и БдН у ДН ЯСТ варьировала от 6,0 до 15,0 мс, РН - от 6,0 до 20,0 мс. Анализ центильного распределения исследованных нейронов по данному показателю (Рис. 2) позволяет заключить, что в ЯСТ имеются нейроны из числа клеток инспира-торной и ретикулярной популяции, вовлекаемые стимуляцией СН и БдН с ЛП до 5,0 мс Основная масса клеток реагировала на раздражение соматических афферентов во временном диапазоне от 5,1 до 10,0 мс Такой тип связи с СН характерен для 78,3% ИН, 74,5% ЭН и 62,6% РН, а с БдН, соответственно 63,3%, 60,0% и 52,4% клеток ДДГ, имеющих соматический вход.

Таким образом, с учетом скорости проведения возбуждения по волокнам соматических нервов и проводящей системе спинного мозга можно считать, что большая часть клеток ДДГ активируется соматическими аф-ферентами моносинаптически.

Центильное распределение основных типов нейронов ВДГ по длительности ЛП их ответов позволяет заключить, что моносинаптические входы с соматических афферентов имеют меньшее, чем в ДДГ, количество клеток. Это отражается в уменьшении доли нейронов, вовлекаемых с ЛП, от 5,1 мс до 10,0 мс, и ее возрастании для интервала времени ответа -10,1-15,0 мс. В особой степени это характерно для ИН, затем ЭН и РН.

Динамика средних значений ЛП ВП клеток ВДГ с соматических нервов во многом соответствует закономерности, установленной для ДДГ Она позволяет предположить, что значительный объем неспецифической

афферентации достигает клеток ВДГ через дополнительные синаптиче-ские переключения.

Центильное распределение по длительности ЛП РН МЗ указывает на то, что коротколатентные связи с диапазоном длительности от 5,1 мс до 10,0 мс имеет менее трети всех клеток этой области ДЦ. Наиболее характерен для соматического входа ЯМЗ ЛП длительностью 10,1 мс - 15,0 мс В отличие от ДЦГ и ВДГ в ЯМЗ значительная часть клеток отвечает на стимуляцию СН и БдН со временем развития реакции более 15,0 мс Средние значения ЛП ВП оказались равными для СН 12,6±0,4 мс, для БдН -14,1±0,5 мс

Важно отметить, что стимуляция СН и БдН также рекрутировало в структурах ДЦ «молчащие» нейроны. Для СН в ЯСТ зафиксировано 14 клеток данного типа. Девять из них вовлекались аналогично «рекрутам» специфических входов Активность остальных клеток на короткое время включалась только в момент начала или окончания раздражения серией импульсов Три «молчащих» нейрона реагировало на включение стимула, два - на прекращение его действия. Аналогичный тип вовлечения нейронов показан и для БдН. Для этого афферента всего зарегистрировано 10 молчащих клеток - по одной оп- и - типов, 8 нейронов вовлекались классическим образом Длительность ЛП клеток, рекрутируемых на каждый импульс тока, была меньше, а нейронов, контролирующих начало или окончание раздражения больше, чем у спонтанно активных единиц ДДГ.

В ядрах ВДГ на стимуляцию СН выявлено 10, а БдН - 8 «молчащих» нейронов, в МЗ, соответственно 12 и 9 клеток, в ПБК - 11 и 9 клеток данного типа. Все они отвечали на каждый импульс раздражающего тока и имели характеристики вовлечения, подобные аналогичным клеткам ДДГ и ВДГ

Обращает на себя внимание, что время развития ВП на раздражение соматических нервов варьирует в той же мере, что и при воздействии на висцеральные афференты. При этом длительность ЛП ответов с СН и БдН у всех типов нейронов на 3,0-5,0 мс превышала время их вовлечения БН и АН.

Таким образом, специфическая и неспецифическая афферентация достигает всех ядерных компонентов и оказывает влияние на работу всех типов нейроновДЦ. Первичной релейной станцией для специфических сигналов является ДДГ. Для восприятия соматической афферентации каждая структура ДЦ имеет самостоятельный вход. При этом системные механизмы реализации специфической и неспецифической афферентации в структурах ДЦ имеют значительное сходство Различие заключается преимущественно в особенностях вовлечения, временной организации связей ДН и РН с висцеральными и соматическими афферентными входами.

Системный анализ и идентификация структуры нейронных сетей дыхательного центра, реализующих афферентные влияния

Большинство современных исследователей (Feldman, 1986, Richter, 1996, Lindsey et al, 2000; Patón, 2002, Rybak et al, 2004, Koizumi et al, 2008) относят все ДН к шести основным типам. Эти авторы часто игнорируют участие в контроле дыхательного ритма и паттерна многочисленных PH. Приведенные выше данные не позволяют столь однозначно оценить функциональное назначение каждого из популяции ДН и РН ДЦ

Известно (Косткж, 1974, Еськов, 2003), что отдельный нейрон является носителем свойств, позволяющих ему интегрировать влияние других клеток, строить свою активность на основании оценки результатов этой интеграции. В результате происходит объединение индивидуальных нейронов в системы, обладающие новыми свойствами, отсутствующими у входящих в их состав единиц Характерной чертой таких систем является то, что активность каждого элемента в них определяется не только влияниями, поступающими к нему по сенсорным каналам, но и состоянием других элементов системы Системность в деятельности нервных образований возникает тогда, когда деятельность каждого нейрона оказывается функцией не только поступившего к нему сигнала, но и функцией тех процессов, которые происходят в остальных клетках нервного центра

Данная идея убедительно подтверждается модульньш ансамблевым принципом организации нейронных сетей (Чароян, 1990, 1996, Соколов, 2004) Модуль, или нейронный компартмент, представляет собой совокупность локальных нейронных сетей, которые варьирую! по числу клеток, внутренним связям и способам обработки информации Нейронная сеть передает афферентные сигналы со своего входа на выход, подвергает ее трансформации, определяемой общими свойствами структуры и ее внешними связями. Основным функциональным признаком ансамблевой организации является локальный синергизм. Он определяет все проявления кооперативной работы нейронов сети.

При этом индивидуальное участие нейрона в обеспечении приспособительной реакции становится не обязательным, а вероятностным, и возможна относительная взаимозаменяемость элементов, повышается надежность нервного меха!шзма управления и связи организма

Подобный подход хорошо прослеживается в результатах нашего эксперимента. Часто нейроны, имеющие одинаковый паттерн разряда вовлекались стимуляцией соответствующих афферентных входов с различной степенью активации и с неодинаковой длительностью ЛП Если бы паттерн разряда полностью определял местоположение нейрона в структуре нейронной сети, то эта клетка должна постоянно и однозначно реагировать на приток к ней афферентных влияний. Поэтому данный критерий не

является значимым фактором идентификации нейросетевых компонентов. Для качественного анализа полученных в экспериментах феноменов и закономерностей требуется ККП (Еськов, 1994; 2003).

Исследование пространственно-временной организации специфических и неспецифических афферентных входов ядерных образований и клеток ДЦ позволило установить, что значительная часть нейронов СРД участвует в восприятии и переработке висцеральной и соматической информации (Рис 3) Однако этого оказалось недостаточно для идентификации структур нейронных сетей, которые обеспечивают данные процессы Действительно, если исходить из длительности ЛП ответов соответствующих клеток, то можно ошибиться, так как афференты, особенно БН и АН в своём составе имеют волокна с широким диапазоном скоростей проведения возбуждения Для нивелирования данного фактора мы в ряде экспериментов находили, выделяли и подвергали стимуляции в составе БН волокна с дыхательной модуляцией активности, а также использовали искусственное раздувание легких. Этот методический приём привел к некоторому снижение вариабельности ЛП ВП клеток ДЦ Однако даже при условии возбуждения тестируемых нейронов с одного и того же входа, границы колебаний данного показателя давали наличие нескольких синаптических переключений. Поэтому в основу идентификации нейронных сетей в качестве основных маркеров были взяты конвергентные особенности клеток и соответствие направленности и выраженности их реакций изменениям показателей внешнего дыхания, насупившим в результате длительной элек-тростимулиции афферентных нервов.

Конвергенция - одно из важнейших свойств физиологических центров Еще на стадии регистрации ФО со специфических и неспецифических афферентор было подсчитано, что 61,5% зондированных участков ПМ являются конвергентными. Способностью к интеграции висцеральных и соматических сигналов обладают как ДН, так и РН

Как было отмечено, во всех ядерных структурах ДЦ имеются так называемые «молчащие нейроны». На наш взгляд их можно считать детекторными клетками, первыми получающими афферентные драйвы, которые полностью определяют формирование паттерна их разряда. Деаффе-рентация этих нейронов прекращает генерацию ими потенциалов. «Молчащие» нейроны не обладают конвергентными способностями. Они составляют первый начальный компартмент приёма афферентных сигналов РНС (Рис. 4) Несколько большая часть клеток ДЦ существенно модифицировала (но сохраняла после деафферентации) спонтанную активность, в том числе и дыхательного типа. По-видимому, состояние их мембраны определяется не только получаемым афферентным драйвом, но и сигналами, поступающими от других нейронов.

А

4—¿А ■411....... 4и—

4.......... __ ... —.

41—■—" —- 4—

—^ 4—

41—-

4-—^ 4""" — 41—~

2 3 J 4

в

л ш

им

2 ' - - Т

РисЗ. Реакции клеток нейронной сети на выключение и раздражение специфических и неспецифических афферентов: А - рекрутирование «молчащих» клеток стимуляцией блуждающего (1), аортального (2), седалищного (3) и бедренного (4) нервов; вовлечение первичного конвергентного нейрона вагусом (5) и седалищным нервом (6); реакции вторичного конвергентного нейрона на раздражение аортального (7) и бедренного нервов (8); в - изменение паттерна экспираторного нейрона на последовательное выключение левого (1) и правого (2) аортальных нервов.

СН БдН

Рис. 4. Феноменологическая модель нейронной сети, обеспечивающей реализацию специфических и неспецифических афферентных влияний в регуляции дыхания: ГДР - генератор дыхательного ритма; КН - командные нейроны; ПКН -первичные конвергентные нейроны; ВКН - вторичные конвергентные нейроны, ТКН -третичные конвергентные нейроны; ДТН - детекторные нейроны; ЭН -эфферентные нейроны 22

Такие клетки получают афферентные сигналы с ЛП на 0,5 мс - 1,0 мс большим, чем нейроны- детекторы. Часть этих клеток вовлекалась одиночным раздражением соответствующего нерва в любую фазу респираторного цикла, в том числе и в момент отсутствия разряда Их реакции на длительное раздражение были преимущественно активирующего типа и количественно и качественно почти никогда не соответствовали поведению эффекторного звена дыхательной ФСО Длительное раздражение нервов существенно нарушало паттерн спонтанного разряда таких нейронов. Восстановление исходных характеристик активности таких клеток происходило медленно, иногда лишь через несколько дыхательных циклов.

Интегративные возможности данных нейронов значительно ограничены. Это заключение основано на том, что лишь некоторые из них проявили конвергентные свойства, обеспечивая преимущественно одномо-дальную интеграцию афферентных сигналов. На стимуляцию обоих висцеральных входов ответили 22, соматических - 28 клеток. В интеграции всех четырех афферентных потоков участвовало всего 4 нейрона Важно отметить, что, несмотря на проявление конвергентных свойств, такие клетки неодинаково реагировали на длительное раздражение афферентных нервов Даже в случае наличия четырех сенсорных входов паттерн разряда данных нейронов имел большую зависимость от одного из них. Особенно дифференцированы были реакции на раздражение АН и БН Клетки этого компартмента РНС можно считать первичными конвергентными нейронами, осуществляющими начальную интеграцию афферентной информации

В структуре РНС есть вторичные конвергентные клетки. Этот ком-партмент включает в себя большее количество нейронов. Для БН таких клеток зарегистрировано 132, для АН - 124, СН - 86, БдН - 69 клеток Из них дыхательную модуляцию разряда имели соответственно, 67, 55, 47 и 44 клетки.

В ДЦ установлено наличие нейронов, паттерн разряда которых еще в меньшей степени зависит от притока афферентных сигналов Изучение их конвергентных особенностей подтвердило первоначальное заключение о том, что в основу конвергенции положен преимущественно модальный принцип. Нейроны, одновременно отвечающие на стимуляцию БН и АН, составили 58,3%, СН и БдН - 65,6% всех синаптически вовлекаемых данными афферентами клеток ДЦ Нейронов, на которых конвергируют сигналы всех четырех нервов, оказалось 30,3% Конвергентные свойства выявлены как среди ДН, так и РН, но приоритетная роль в интеграции сенсорных потоков принадлежит последнему типу клеток ДЦ. Важно заметить, что конвергентные свойства зависели от длительности латентного периода ответов и паттерна разряда нейронов Клетки, осуществляющие

одно- и полимодальную конвергенцию сигналов, имели латентные периоды, на 0,5 мс - 3,0 мс превышающие время развития реакции нейронов детекторов соответствующих афферентных входов. Нейроны, интегрирующие сигналы всех четырех сенсорных входов, вовлекались с еще большим ЛП и лишь во время генерации потенциалов действия Паттерн разряда этих третичных конвергентных клеток незначительно изменялся во время длительной стимуляции афферентных нервов, а направленность реакций могла быть как активирующего, так и тормозного типов. Такие клетки создают условия для работы командных нейронов.

Наконец, в структурах ДЦ имеются нейроны, не получающие висцеральных и соматических афферентных входов. Паттерн их разряда был в основном возрастающего типа. Реакции на длительную стимуляцию полностью соответствовали наступившим изменениям показателей внешнего дыхания. Эти клетки на наш взгляд можно считать эффекторным звеном

ДЦ-

Таким образом, нейронные сети, реализующие специфические и неспецифические афферентные влияния, имеют сходный состав и структуру. Это на наш взгляд вполне убедительно объясняет феномен значительной аналогии реакций дыхательной системы при воздействиях на самые различные афферентные входы. По-видимому, при своем движении от начала к концу нейронной сети (благодаря конвергенции) сигналы теряют свою специфичность и сохраняют за собой лишь пусковое значение, что приводит к одним и тем же закономерными изменениями показателей внешнего дыхания

Внутрисистемное взаимодействие ядерных компонентов дыхательного центра

Системообразующим фактором ДЦ могут служить анатомо-физиологические связи между образующими его ядерными структурами. Их наличие подтверждено многочисленными исследователями (Якунин, 1987, Сергиевский и соавт , 1993; Еськов, 2003; Ведясова, 2006; Сафонов, 2006, Меркулова, 2007). На возможность взаимодействия между ДДГ, ВДГ, ПБК и ЯМЗ указывает также тот факт, что ФО и клеточные ответы со специфических и неспецифических афферентных входов зафиксированы во всех изученных ядерных образованиях ДЦ Для выявления механизмов и структуры движения информационных потоков мы исследовали методом ВП внутрицентральные связи между компартментными ДЦ

Электростимуляция областей ДДГ, в которых зафиксированы наиболее выраженные фокальные ответы со специфических афферентов, позволила установить, что между ЯСТ и остальными ядерными компонентами ДЦ имеются двусторонние связи. Однако структура и функциональная на-

грузка прямых и обратных связей неодинакова. Фокальные ответы синап-тической природы на раздражение ЯСТ зафиксированы в обширных областях ДЯ, РАЯ, ВДГ, субретрофациального ядра ПБК, ГЯ и ИМЯ МЗ. В ВДГ зарегистрированы синаптические ФО с длительностью ЛП от 0,8 мс до 3,0 мс, ПБК - от 0,8 мс до 4,0 мс в ЯМЗ - от 1,5 мс до 5,0 мс, что указывает на преимущественно моносинаптический тип взаимодействия между этими компартментами ДЦ. Во многом аналогичный характер взаимосвязей структур ДЦ установлен при стимуляции ВДГ, ПБК и ЯМЗ. Важно отметить, что ядерные образования ДЦ связаны между собой не только на ипсилатеральной, но и со всеми структурами контрлатеральной стороны ПМ.

Особенности связей между компартментами ДЦ дополнительно уточнена при изучении особенности вовлечения расположенных в них ДН и РН. Стимуляция ЯСТ вовлекала в ВДГ 15,2% клеток, расположенных на ипсилатеральной, и 22,4% - на контрлатеральной половине ПМ, в ПБК, соответственно 19,5% и 36,8%, в ГЯ - 25,2% и 30,8% всех тестированных нейронов На электрораздражение ВДГ активировались 11,8% ипси- и 8,1% контр- локализованных клеток ЯСТ. В ПБК соответственно 8,5% и 3,9%, в ГЯ - 9,4% и 16,2% всех изученных нейронов. С ПБК активировались 18,3% клеток, расположенных в ипси- и 39,4% в контрлатеральном ЯСТ, соответственно 12,4% и 18,8% нейронов ВДГ, 10,8% и 22,1% клеток ЯМЗ С ЯМЗ вовлекались 60,0% клеток ипсилатерального и 79,4% контрлатерального ЯСТ, в ВДГ соответственно- 8,6% и 14,1%, в ПБК - 12,15 и 14,3% всех тестированных клеток.

Кроме этих связей каждый компартмент ДЦ может взаимодействовать с одноимённой структурой, расположенной на противоположной половине ПМ Количественные показатели обоюдных связей составляют для ЯСТ 40,5%, ДЯ - 51,2%, ПБК - 82,9%, ГЯ - 80,3%. Это подтверждает очень значимую роль в организации ЦНС принципа билатеральной симметрии (Пушкарев и соавт., 2001, Ведясова, 2006, Меркулова, 2007) и свидетельствует о возможности формирования РНС с участием правой и левой половин ПМ.

В обеспечении взаимодействия между структурами ДЦ участвуют как ДН так и РН. Большую роль во взаимосвязи между ДЦГ, ВДГ и ПБК играют ДН. Взаимодействие ЯМЗ с другими компонентами ДЦ обеспечивается преимущественно РН.

Таким образом в ядерном комплексе системы регуляции дыхания имеются все необходимые морфофункциональные предпосылки для корпоративной синергической деятельности образующих его компонентов Наличие взаимных связей создает условия для кольцевого движения информации, что является обязательным условием любого управления (Анохин, 1968)

Компартментно-кластерная и математическая идентификация синергизма структур дыхательного центра в реализации афферентных влияний

Успешность управления обеспечивается лишь тогда, когда деятельность каждого элемента системы начинает зависеть не только от информации, поступающей непосредственно к нему, но и от процессов, протекающих в других ее компонентах (Хакен, 2001; Еськов, 2003; Трубецков, 2004, Еськов, Хадарцев, 2005).

Результаты эксперимента показали, что все выделенные нами ядерные и нейронные компоненты СРД получают афферентные входы и участвуют в реализации висцеральной и соматической информации Однако изучение пространственно-временных характеристик ФО, длительности ЛП вовлеченных клеток, конвергентных свойств нейронов, а также взаимных связей между структурами ДЦ, не позволило определить роль и место каждого компонента системы контроля дыхания в реализации афферентных влияний Для ответа на этот вопрос мы использовали билатеральное выключение различных областей латеральной и медиальной зон ДЦ путем микроинъекции в них хлорида калия. Данная манипуляция вызывала существенные нарушения дыхательного ритма. Особенно значительные эффекты получены при выключении ряда областей ДЦГ, ПБК и ЯМЗ. Инъекции в центральную часть ДЦГ приводили к значительному увеличению длительности инспираторной фазы, вплоть до развития инспираторного апноэ. Паттерн разрядов ДН и РН других ядер существенно нарушался Активность ИН становилась непрерывной. ЭН реагировали быстрее ИН Частота их разряда сразу после инъекции резко угнеталась и через несколько циклов часто прекращалась

Существенные изменения при выключении ДДГ наблюдались в состоянии специфических афферентных входов ВДГ, ПБК и ЯМЗ В них существенно уменьшалось число нейронов, вовлекаемых стимуляцией БН и АН ФО в ранее установленных ФМА данных компонентов ДЦ редуцировались по амплитуде, а иногда полностью исчезали. С учётом ранее изученной структуры связей между ядерными образованиями ДЦ данные феномены подтверждают ведущую релейную роль ДДГ в реализации специфических афферентных влияний.

Во многом аналогичные, быстроразвивающиеся и часто необратимые реакции получены при введении хлорида калия в ПБК. Выключение этого компонента СРД, существенно изменяя ритм и паттерн дыхания, почти не влияло на степень вовлечения нейронов остальных ядер ДЦ стимуляцией БН и АН, за исключением ряда областей ДДГ, в которые проецировалось основное количество связей с ПБК Сравнение эффектов выключения ДДГ, ВДГ, ЯМЗ и ПБК позволяет заключить, что наступившие изменения

показателей внешнего дыхания опосредуются различными механизмами В трёх первых компонентах нарушается интегративная деятельность нейронных сетей, а в ПБК процесс генерации дыхательного ритма.

Микроинъекции в структуры ВДГ оставляло почти без изменений проявления вызванной специфическими афферентами активности других отделов ДЦ

Выключение компонентов СРД почти не влияло на информационные потоки с соматических афферентов Это подтверждает заключение о том, что все структуры ДЦ имеют самостоятельные входы с мышц.

Исходя из результатов проведенных нами экспериментов, а также, опираясь на данные современной научной литературы, была разработана компартментно-кластерная модель корпоративного взаимодействия структур ДЦ в реализации афферентных влияний (Рис 5) По нашим представлениям, все структуры ДЦ имеют самостоятельные нейронные сети восприятия, интеграции и реализации афферентных сигналов. Благодаря конвергенции, командные нейроны формируют параметры дыхательного ритма и паттерна. Согласование управляющих команд каждого компонента ДЦ происходит за счет прямых и обратных связей между ними. Эти связи могут также обеспечивать формирование единых для системы управления дыхания нейронных сетей второго и последующих порядков Синергизм компартментов и кластеров ДЦ обеспечивает согласованную деятельность эффекторных звеньев дыхательной функциональной системы в достижении полезного приспособительного результата при разнообразных влияниях окружающей среды.

Приведенная модель является феноменологической Несмотря на то, что она построена на результатах экспериментального исследования физиологических механизмов движения потоков информации в нейронных сетях и ядерных компартментах ДЦ, данная модель не полностью раскрывает количественные характеристики их синергизма Это обусловлено тем, что в реализации афферентных влияний участвуют тысячи нейронов ДЦ При этом каждый из них имеет многочисленные синаптические контакты друг с другом. В результате формируется СРД, основанная на стохастическом принципе взаимодействия образующих её элементов Данное заключение подтверждается тем, что почти каждый исследованный нами нейрон в независимости от паттерна разряда реагировал на использованные экспериментальные влияния вероятностным образом Это наряду с многокомпартментаостью и многокластерностью СРД делает исследование кооперативных свойств ее компонентов не только затруднительным но и невозможным. В этом случае система может быть представлена как модель «черного ящика», что позволяет применить в изучении ее состояний базовые постулаты современной синергетики (Хакен, 2001; Николис,

нцв

Рис. 5. Компартментно-кластерная модель корпоративных механизмов реализации специфической и неспецифической афферентации в системе

регуляции дыхания: СА - специфическая афферентация; НА - неспецифическая афферентация; ДИНС - детекторно-интегрирующая нейронная сеть; РНС - респираторная нейронная сеть; ЭН - эффекторные нейроны; НЦВ - надбульбарные центральные влияния. Толщина стрелок пропорциональна ёмкости информационного канала. 28

Пригожин, 2003; Еськов, 2003), разработать перспективные математические модели корпоративного поведения ее элементов.

Математическая трактовка синергизма в рамках ККП для РНС в своей основе имеет требование неотрицательности элементов матрицы А Их расчёт требует соблюдения двух принципов положительности. Во-первых, это положительность координат вектора состояния х=х(1)=(хх, Хг»., хш)т, что эквивалентно нахождению всех фазовых траекторий в 1-м квадранте фазового ш - мерного пространства В противном случае компоненты х не имеют биологического смысла (они отрицательны). Во-вторых, во многих случаях требуется отсутствие торможения между компартментами РНС Отсутствие отрицательных элементов матрицы А межкомпартментных связей весьма важное требование в организации функциональных связей в БДС. При этом и самое главное это то, что требование А>0 (а^>0, для ¡=1, 2,т) является требованием синергических взаимодействий в РНС При ац>0 мы не имеем тормозных (угнетающих) отношений между компартментами и кластерами. А это и есть синергические взаимоотношения между элементами БДС (а у нас это РНС)

Для проверки наличия синергизма мы должны убедиться в возможности или невозможности приведения к окончательно неотрицательному виду матрицы А. Для этого мы создали два алгоритма. В основе одного из них лежит исходная идентификация с помощью метода минимальной реализации самой матрицы А и ее инвариант согласно базовой модели в виде разностных уравнений вида-

х(п + 1)= Ах(п) + Ви(п) у(п) = Сгх(п)

Причем, вектор ле Л" описывает динамику процесса, матрица

Ае К"*"1 представляет межкомпартментные связи в РНСС, вектор Ве Ят и скаляр и характеризуют внешние управляющие воздействия, вектор Ст описывает весовые вклады X; в функцию выхода у=у(Ц.

Далее процедура включала анализ собственных значений матрицы А отыскание наибольшего положительного собственного значения ^ и такого, что оно превышало модули любого из остальных Ц , т.с .

тах I >41 = I ^1 < ^ при I ф'}, ¡=1,..., т

По теореме Фробениуса - Перрона возможно приведение матрицы А к окончательно неотрицательной (подобной) матрице Это сводится к вычислению ряда промежуточных матриц Ао, Г, Б.!, С. После этих предварительных расчетов находится преобразование:

Х = (1-р)в+р1,

используя которое (путем перебора р от 1 до 0) можно найти окончательно неотрицательную матрицу р. В результате таких матрично-векторных вычислений по данным эксперимента мы получаем модель вида:

г(п + 1)= ЦА)Ог{п) + йЩп) Е(п) =шТг(п),

где й = х - 1Б - 1Ъ, gT = еТх, г(п) = х8х(п).

Наши многочисленные эксперименты показали, что получить строго (2>0 удается не всегда т.к. условие Фробениуса - Перрона - это необходимое, но не всегда достаточное. В этой всей процедуре есть один весьма существенный момент - она в любом случае уменьшает число отрицательных элементов (в сравнении с таковым числом ау для исходной матрицы А) и, главное, уменьшает абсолютную величину этих отрицательных элементов.

Эти два факта позволили ввести некоторый обобщенный параметр % для оценки степени синергичности БДС, что дает величину отхода РНС от идеальной синергичной системы Параметр % был рассчитан следующим образом

Х=к*(Ечи(<0))*(тах Чи(<0)),

В этой формуле, величина к обозначает число отрицательных элементов вновь вычисленной матрицы (2 (0={ Ч1}}Ш|, ¿=1,), символ 2^ц(<0) означает сумму модулей этих отрицательных элементов, входящих в С2, а шах <1цС<®) означает абсолютную величину наибольшего из этих отрицательных значений

Безусловно, если к=0 , то у=0 и это означает полный синергизм в исследуемой БДС, а небольшие значения / указывают на незначительность тормозных (угнетающих) взаимодействий между компартментами БДС Использование параметра % показало успешность его применения для разных классов БДС.

Представим конкретный пример идентификации компартментной структуры ИНС и расчет условия частичного или полного синергизма. На рис. 6 представлены ответы диафрагмального нерва кошки при стимуляции (с увеличением длительности стимула) инспираторных структур ретикулярного гигантоклеточного ядра (интегральная активность). Для случая и = 18В в интервале *е 1/шт,*ти] = [15л<с, 210л<с] собственные значения матрицы А удовлетворяли условиям теоремы Фробениуса-Перрона, а при кратном изменении длительности раздражающих импульсов выполнялись

условия приблизительной неизменности собственных значений матрицы А.

1=20тя I =50ть

ДЛИ

Рис. 6. Интегрированная активность диафрагмального нерва при электрораздражении ФМА с висцеральных афферентов гигантокле-точного ядра стимулами различной длительности.

В таблице 2 указаны (в условных единицах) значения марковских параметров для разных вариантов длительностей раздражающего стимула.

Таблица 2

Марковские параметры для различных длительностей стимула (в условных единицах)

Л У\ Уг Ь >'4 Уб У? >8 Л

/ = 15 мсек 5,0 11,5 15,5 17,0 16,7 14,5 11,0 7,0 4,0

Г = 20 мсек 6,0 12,0 17,0 18,5 19,0 16,7 9,1 3,0 1,0

1 = 50 мсек 14,0 20,0 22,1 22,0 22,0 18,0 14,0 11,0 6,0

1 =100 мсек 14,5 22,9 27,0 28,3 26,0 20,0 15,0 11,0 2,9

При идентификации РНС методом минимальной реализации для г = 15 мсек были получены численные значения тройки матриц Л, В, С разностного уравнения. При этом инварианты матрицы А, для этого случая удовлетворяли условиям теоремы Фробениуса-Перрона:

1 33 1.08 + 041» Л = 108-0.411 0,41 -0,58

Полученное собственное число 1,33 будет являться перроновым корнем, т.к. оно положительно и превосходит по модулю все оставшиеся собственные значения.

Для случая ( = 20 мсек также получено системное представление линейной модели и для этого варианта собственные значения матрицы А удовлетворяли условиям теоремы Фробениуса-Перрона, а именно, перронов корень - А, = 1,40 и Л1 > | при I Ф 1

Применяя ММР для варианта г = 50мсек, мы получали системные матрицы и собственные значения матрицы А, которые также удовлетворяли условиям теоремы Фробениуса-Перрона1 Л^ = 2,64 и Л, > |Я( | при IФ1 В последнем случае, при г = 100 мсек также выполнялись условия теоремы1 перронов корень - Л1 = 6,08 и Л1 > \Л,\ при г £ 1.

Используя разработанные алгоритмы и программы ЭВМ мы идентифицировали наличие перронова корня для всех указанных в табл.2 рассмотренных случаев Это свидетельствует о существовании окончательно неотрицательной матрицы межкомпартментных связей, что указывает на согласованный, взаимоподцерживающий характер взаимодействий между компартментами.

Существенно, что такая зависимость получалась для разных интервалов изменения длительности стимулов раздражения и для разных животных Иными словами процесс формирования полного синегизма в РНС -это не стабильный процесс, его динамика постоянна меняется. Это нашло отражение в формулировке открытия.

Одновременно исследовалась зависимость основных параметров степени асинергизма РНС от вариаций 1-го марковского параметра, находящегося в некотором аттракторе. Установлено наличие оптимума х (Рис.7).

Идентифицировать полный или частичный синергизм позволяет наличие перронова корня Существование окончательно неотрицательной матрицы по результатам тестирования РНС стимуляцией как специфических, так и неспецифических афферентов обеспечивает идентификацию полного синергизма. Последнее указывает на согласованный, взаимопод-держивающий характер взаимодействия между компартментами РНС в реализации внешнего управляющего драйва, которым являются афферентные потоки.

количество отрицательных "элементов в А - величина X : модуль максимум! ш всех \ "отрицательных элементов матрицы А

_сумма модулей отрицательных ч(~»лементов матрицы А

Рис. 7. Зависимость % от вариаций 1-го марковского параметра у,

для 1=50 те.

Полученные значения параметров % свидетельствуют также о том, что степень синергизма компонентов РНС зависит от корпоративности во взаимодействии компартментов в условиях специфических и неспецифических афферентных влияний.

Детальное исследование зависимости параметров синергизма от вариативности значений, полученных на выходе РНС при перроновом корне >¿=2,64, подтвердило значимость именно первых марковских параметров.

Аналогичные расчеты, сделанные для результатов стимуляции ФМА афферентных входов в других ядрах ДЦ, также подтвердили синергиче-ский принцип реализации СРД висцеральных и соматических сенсорных потоков

ВЫВОДЫ:

1. Полученные в ходе диссертационного исследования закономерности полностью укладываются в базовые аксиомы концепции компар-тментно - кластерной теории БДС и подтверждают эффективность ККП в познании системных механизмов функционирования ДЦ.

2. Компьютерная идентификация явления полного синергизма с использованием разработанных методов и алгоритмов позволила установить согласованный, взаимоподдерживающий характер функционирования компартментов РНС в реализации неспецифических и, особенно, специфических афферентных влияний.

3. В основе физиологических механизмов синергизма структур дыхательного центра лежат внутрицентральные связи между ними, пространственно-временные особенности их афферентных входов, детерминистский и вероятностный принципы функционирования респираторных нейронных сетей.

4 Компоненты системы регуляции дыхания имеют самостоятельные, но сходные по структуре нейронные сети, осуществляющие восприятие, интеграцию и реализацию в ритме и паттерне эффекторных драйвов специфической и неспецифической информации.

5. Изучены качественные и количественные особенности движения потоков информации в системном комплексе компартментов дыхательного центра. Установленные закономерности позволяют понять алгоритмы формирования приспособительных реакций дыхательной функциональной системы в условиях многообразного внутреннего состояния организма и внешних влияний на него.

6 Установлены различия в организации висцерального и соматического входов дыхательного центра Ведущая роль в приёме и распределении афферентных сигналов с блуждающего и аортального нервов принадлежит дорсальной дыхательной группе нейронов Для приема и реализации соматической информации каждый компартмент системы контроля дыхания имеет самостоятельный вход

7. Полученные экспериментальные данные позволили идентифицировать роль, место и синергизм компонентов компартментно - кластерной системы дыхательного центра в реализации специфических и неспецифических афферентных влияний.

8. Результаты маркирования поведения системы регуляции дыхания путем выключения ее компонентов, симуляции притока к ним информации и другими экспериментальными воздействиями позволили разработать компартментно-кластерную модель механизмов включения афферентных сигналов в контроль респираторной функции организма.

Открытие:

1 Закономерность изменения синергических взаимоотношений в системах регуляции биологических динамических систем организма млекопитающих под действием внешних факторов Диплом на открытие №248. / Еськов В М, Попов Ю М, Филатова О Е // Научные открытия. Сборник кратких описаний Вып 1 М - 2004 - С 12 -13

Монографии:

1 Попов, ЮМ. Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине / А А Хадарцев, В М Еськов, Ю М Попов // Часть IV. Обработка информации, системный анализ и управление (общие вопросы в клинике, в эксперименте) - Тула Изд-во ТулГУ. - 2003 - 203 с

2 Попов, Ю М Реабилитационно-восстановительные технологии в физической культуре, спорте, восстановительной, клинической медицине и биологии / А А Хадарцев, Ю М Попов, О Е. Филатова - Тула «Тульский полиграфист» - 2004 - 280 с.

3. Попов, Ю.М Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине / А А Хадарцев, В М Еськов, Ю М Попов // Часть V Системный анализ и управление гомеостазом организма и биологических динамических систем в целом в аспекте ком-партментно - кластерного подхода - Самара Офорт - 2005 - 220 с

4 Попов, Ю М Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине / В М Еськов, А А Хадарцев, Ю М Попов//Часть VI.-Самара Офорт.-2005 220 с

Публикации в научных изданиях, рекомендованных ВАК при соискании ученой степепи доктора биологических паук:

1 Попов, Ю М Влияние соматической афферентации на деятельность дыхательного центра / Р Ш Габдрахманов, Ю М Попов, Н Б Прокофьева // Физиологический журнал СССР им И М, Сеченова, 1990 - Т 76 , №5. - С 588-594

2 Попов, Ю М Пуловые принципы в математическом моделировании динамики распространения биопотенциалов в нейросетевых системах мозга / В.М Еськов, Ю М Попов // Вестник новых медицинских технологий. - 1996 -№>3 - С 104-106

3 Попов, Ю М Исследование переходных процессов в респираторных нейронных сетях (РНС) в условиях действия ГАМК и ее производных / В В Бондарева, В.М. Еськов, Ю М Попов // Вестник новых медицинских технологий - 2002 -Т IX, №3 - С 7-8

4. Попов, Ю М Влияние дыхательной ритмики на произвольное и непроизвольное движение человека в норме и при сосудисто-мозговой

патологии / В М Еськов, Д А. Жарков, Ю М Попов // Архив клинической и экспериментальной медицины - 2003 - Т 12, № 1 - С 63

5 Попов, Ю М. Центральные механизмы регуляции дыхательной ритмики Компартментно-кластерный подход / В.М. Еськов, С В. Кулаев, Ю М Попов // Архив клинической и экспериментальной медицины. -

2003 -Т 12,№1 -С 12

6 Попов, Ю М Стационарные режимы функциональных систем организма и их идентификация в рамках компартментно-кластерного подхода / В М Еськов, Н А. Ю М Попов // Вестник новых медицинских технологий. - 2003 - Т. X, №4 - С 63-67

7. Попов, Ю М Биосенсорные системы продолговатого мозга в измерениях влияния вихревых бегущих электромагнитных полей на диффузионные процессы в тканях / В М Еськов, В А Папшев // Вестник новых медицинских технологий - 2003. - Т. X, № 4. - С 13-14.

8. Попов, Ю М. Фазатон мозга в норме и при патологии / В М. Еськов, В В Еськов, Ю М Попов // Вестник новых медицинских технологий

2004 -Т XI,№4 - С 5 -8

9 Попов, Ю М Идентификация явления синергизма в функциональных системах организма человека и животных с позиций компартментно-кластерного подхода / В М Еськов, Ю.М Попов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2004 - Т 3, № 2 - С 143145

10 Попов, Ю М Системная трактовка понятия фазатона мозга человека применительно к норме и патологии / В.М Еськов, Р Н Живогляд, Ю.М Попов // Вестник новых медицинских технологий. - 2005. - Т. ХП, № 1 -С 14-17

11 Попов, ЮМ Понятие нормы и патологии в фазовом пространстве состояний с позиции компартментно-кластерного подхода / В М. Еськов, А А Хадарцев, Ю М Попов // Вестник новых медицинских технологий -2005 - Т ХП, №.1. -С 12-14

12 Попов, Ю.М. Детерминизм и хаос в изучении синергизма и устойчивости биологических динамических систем / В М Еськов, Ю.В. Добрынин, Ю М Попов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2005 - № 2 - С. 19-21

13. Попов, Ю М Системный анализ и компьютерная идентификация синергизма в биологических динамических системах / ВМ Еськов, Р Н Живогляд, Ю М. Попов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах - 2005. -№1.-С 108-112.

14. Попов, ЮМ Компартментно - кластерный анализ состояния нормы и патологии в фазовом пространстве состояний / В.М Еськов, Т В Зуевская, Ю М Попов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах - 2005 - №2 - С 17-18

15 Попов, ЮМ Исследование гомеостаза динамических биосистем в рамках нового системно - кластерного подхода / О Е. Филатова, Т Ю

36

Зуевкая, Ю М, Попов // Приложение к журналу Открытое образование Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе (ГГ+8&Е'05) - Москва, 2005. - С 27-28

16 Попов, Ю М Интеллектуальные экспертные системы для идентификации синергизма в биологических динамических системах / В М Еськов, В А Папшев, Ю М Попов // Приложение к журналу Открытое образование Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе (ГГ+8&Е'05) - Москва, 2005 - С 5859

17 Попов, Ю.М Идентификация интервалов устойчивости респираторных нейросетей в аспекте компартментно - кластерного подхода / О А Ведясова, В.М Еськов, Ю М Попов // Вестник новых медицинских технологий - 2006 - Т ХШ, № 1 - С 12-15

18 Попов, ЮМ Применение компьютерных технологий при измерении нестабильности в стационарных режимах биологических динамических систем / В М Еськов, С В Кулаев, Ю М Попов И Измерительная техника - №1 -2006 - С 40-45

19 Попов, Ю М Методы идентификации степени синергизма в биологических системах / А.С Ануфриев, В В Еськов, Ю М Попов // Вестник новых медицинских технологий - 2007. - Т XIV, №1 - С 6-9

Статьи и сообщения в научных журналах и сборниках:

1 Попов, ЮМ Асимметрия биоэлектрической активности правого и левого дыхательного центров продолговатого мозга при раздражении блуждающих нервов // Вопросы теории и методики преподавания физиологии Научн труды Куйбышевского пед ин-та - Куйбышев, 1976 -С46-49

2 Попов, Ю М. Биоэлектрическая активность наружных межреберных мышц правой и левой половин тела при воздействиях па блуждающие нервы // Мат-лы Всесоюзной конференции «Физиология вегетативной нервной системы» - Куйбышев, 1979 - Т 2 - С 27-28

3 Попов, Ю М. О механизме интеграции деятельности правой и левой половин дыхательного центра /НА Меркулова, Н Л Михайлова, Ю М Попов // Мат-лы 13-го съезда Всесоюзного физиол. общества СССР им И П Павлова - Л, 1979. - Т 2 - С. 27-28

4 Попов, Ю М Роль супрабульбарных структур и специфической и неспецифической афферентации в парной деятельности дыхательного центра / О А. Ведясова, Т В Косарева, Ю М. Попов // Мат-лы 14-го съезда Всесоюзного физиол общества СССР им И П Павлова - Л , 1983 -Т2 -С 248

5 Попов, Ю М Особенности фазной возбудимости дыхательного центра / Р Ш Габдрахманов, Н Б.Прокофьева, Ю.М Попов // Мат-лы

Всесоюзной научной конференции «Физиология вегетативной нервной системы».-Ереван, 1986 -С 257

6 Попов, Ю M Особенности вызванных потенциалов в области дыхательного и сосудодвигательного центров / Р.Ш. Габдрахманов, Н.А Гордиевская, Ю M Попов // Мат-лы Всесоюзной научной конференции "Проблемы нейрогуморальной деятельности висцеральных сис-тем".-JI, 1987 -С 25-26

7 Попов, Ю M Структурно - функциональные основы взаимодействия дыхательного центра с висцерно - соматическими системами / Р Ш Габдрахманов, H А Гордиевская, Ю M Попов // Мат-лы 15-го съезда Всесоюзного физиол общества СССР им И П Павлова - JI, 1987 -С. 332-333.

8 Попов, Ю M Роль специфической и неспецифической афферентации в деятельности дыхательного центра // Мат-лы Всесоюзной научной конференции «Физиология вегетативной нервной системы». - Куйбышев, 1988 - С 103

9 Попов, ЮМ. Функциональные особенности "молчащих" нейронов дыхательного центра / Р.Ш Габдрахманов, Ю M Попов // Мат-лы Всесоюзной научной конференции "Центральные механизмы регуляции дыхания и кровообращения" -Куйбышев, 1988 -С 10-11.

10 Попов, ЮМ Пространственно-временные характеристики вызванных ответов нейронов дыхательного центра на раздражение блуждающих и седалищных нервов // Мат-лы Всесоюзной научной конференции "Центральные механизмы регуляции дыхания и кровообращения". - Куйбышев, 1988 - С 19.

11 Попов, Ю M Центральные механизмы взаимодействия дыхательной и сердечно - сосудистой систем / Р Ш Габдрахманов, H А Гордиевская, ЮМ Попов // Мат-лы Всесоюзной конференции "Функциональная организация дыхательного центра и его связи с другими системами" - Куйбышев, 1990 - С 122 - 136

12 Попов, Ю.М Пространственно - временные характеристики вызванных ответов структур дыхательного центра на раздражение блуждающих и седалищных нервов // Мат-лы Всесоюзной научной конференции "Функциональная организация дыхательного центра и его связи с другими системами" -Куйбышев, 1990 -С 96-99

13 Popov, Yu M Stationary regimes of the respiratory neuron networks and their identification / V M Eskov, О E Filatova, Yu M Popov // Proceeding of the 2 - nd international symposium on neuroinformations and neurocomputers - Rostov - on - Don IEEE Services center New York, 1995.-P 156-165

14 Popov, Yu M Computer identification of the optimum stimules parameters in neurophysiology / V M Eskov, О E Filatova, Yu M Popov) // Proceeding of the 2 - nd international symposium on neuroinformations

and neurocomputers - Rostov - on - Don ШЕЕ Services center New York, 1995 - P 166-172.

15 Popov, Yu M. Modern criteria of biological dynamic systems stability with using the computer control / S M Obeechkin, V M Eskov, Yu M Popov//International Conferens Troitck, October, 1996-P 15.

16 Попов Ю.М Нейронные механизмы формирования патологических ритмов дыхания / А В Буракова, Н.А Гордиевская, Ю М Попов // Мат-лы первого Российского конгресса по патофизиологии - М, 1996 - С 103-104

17. Попов, ЮМ Влияние афферентации на стационарные режимы функционирования респираторных сетей / В М Еськов, О Е Филатова // Мат-лы первого Российского конгресса по патофизиологии -М., 1996 - С 111-112

18 Попов, ЮМ Автоматизированная система диагностики стационарных состояний нейронных сетей / О.Е Филатова, В М Еськов, Ю М Попов) // Мат-лы IV- го международного совещания - семинара "Инженерно - физические проблемы новой техники" - М , 1996 С. 2627

19. Popov, Yu. М. Moving magnetic fields m control eqwipment for neuron network / V A Papshev, О E Filatova, Yu M Popov // Proceeding of international conference on deterministic and stochastic modelmg of bio-mteraction - Destobio, 1997 - P 25 - 26

20 Попов, ЮМ Афферентные особенности реализации медуллярных дыхательных и кардиоваскулярных рефлексов /НА Гордиевская, А В Буракова, Ю М Попов // Мат-лы 17-го съезда физиологов России. - Ростов-на-Дону, 1998 - С 238 - 239.

21 Попов ЮМ Медуллярные механизмы интеграции дыхательных и сердечно - сосудистых рефлексов. /НА Гордиевская, А В. Буракова, Ю М. Попов // В кн Механизмы функционирования висцеральных систем С - Петербург, 1999 - С 96

22 Попов, Ю.М Особенности физического развития детей и подростков г Самары и области /НА Гордиевская, В Ф Молчатская, Ю М Попов // Мат-лы международной конференции, посвященной 55 - летаю Института возрастной физиологии РАО "Физиология развития человека". - М., 2000. - С. 135-136

23. Попов, ЮМ Структурно - функциональные компоненты механизмов формирования адаптивных дыхательных реакций /А.В Буракова, Н А Гордиевская, Ю.М Попов // Мат-лы второго Всероссийского конгресса по патофизиологии. - М , 2000 -С. 113-114

24 Попов, Ю М Автоматизированные комплексы для исследования вязко-упругих свойств тканей / В А. Папшев В А , И С Тихонов, Ю М Попов // Мат-лы международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения" - М МГИЭМ, 2000 - С 227 - 228

25. Попов, Ю M Диагностический комплекс для идентификации периодических режимов работы респираторных нейронных сетей /В.М Еськов, О Е Филатова, Ю M Попов // Мат-лы международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения" - Гурзуф, 2000 - С 470 - 471.

26 Попов, Ю М. Нейронные механизмы реализации дыхательных и сердечно-сосудистых рефлексов. /НА Гордиевская, А.Ю Гордиевский , Ю.М Попов // Мат-лы ХУШ съезда физиологического общества им Павлова - Казань, 2001. - С. 200

27 Попов, Ю.М Информационно-измерительные системы для мониторинга аф-ференгных управляющих воздействий на дыхательный центр животных. / BJVI Еськов, ОЕ Филатова, ЮМ Попов // Мат-лы XIV научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» - Москва, 2002 -С 166-167

28 Попов, Ю M Основные принципы компартментно-кластерной теории биосистем (ККТБ), составляющие базу математической теории функциональных систем организма (ФСО) / В M Еськов, О Е Филатова, Ю M Попов // Достижения биологической функциологии и их место в практике образования Мат-лы Всероссийской научной конференции с международным участием - Самара Перспектива, 2003. - С 89 - 92.

29 Попов, Ю M Нейронные механизмы реализации афферентных сигналов с позиции компартментно - кластерной теории дыхательного ритмогенеза // Достижения биологической функциологии и их место в практике образования Материалы Всероссийской конференции с международным участием - Самара Перспектива, 2003 - С 185 -186

30 The existence of formal entena of synergetic property of neuron networks as an example of biological dynamic system / В.М. Еськов, С В Кулаев, С А Третьяков // International Conference Lion - Villeurbane, 2004. - P. 139-13 12

31 Попов, Ю M Информационно-измерительная система для идентификации синергизма в нейронных сетях / В.М Еськов, О Е Филатова, С В Кулаев, С А Третьяков // Мат-лы международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения" - M МГИЭМ, 2004 - С 274-276

32 Попов, Ю.М. Метод оптимизации порядка математических моделей биологических динамических систем / В.М. Еськов, В А Папшев, Ю М. Попов // Мат-лы международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" -М МГИЭМ,2004 -С 276

33 Попов, Ю М. Экологические системы Югры - объект теории неравновесных систем. / О А Ведясова, В М. Еськов, Ю М Попов // Экологический вестникЮгории - 2004 - Т. 1, №3-4 -С4-10

34. Popov, Yu М. The determination of synergetic property of respiratory neuron network with computer using / О E. Filatova, V.M. Eskov, S V Kulaev, A.S Pashnin, S A. Tretiakov // Proceeding of international conference on modelllmg&simulation (ICMS'04) Spam, P 59 - 60 Vallodo-lid -2004

35 Popov, Yu M. Identification of stationary and unstationary regimes of respiratory neuron with computer using / V M Eskov, S V Kulaev, Yu M Popov И Proceeding of international conference on modelling and simulation - Minsk, Belarus, 2004 - P 62-65

36 Popov, Yu M. The existence of formal criteria of synergetic property of neuron networks as an example of biological dynamic system. / V M. Eskov, S V Kulaev, Yu M Popov // Proceedings of (Astes de) MS'2004, Lyon - Villeurbanne, 2004 - P 13 9-13 12

37 Попов, Ю M Идентификация синергизма и интервалов устойчивости в респираторных нейросетях / О А Ведясова, В М. Еськов, Ю М Попов//Нейронауки(Украина) -2005 - №1 -С 16-17

38 Попов, Ю.М. Нейрохимическая регуляция дыхательной активности реализуемой лимбическими структурами / О А. Ведясова, В М Еськов, ЮМ Попов//Нейронауки (Украина) -2005. -№1 -С 15-16

39. Попов, Ю М. Фазатонная теория мозга и гомеостаз / В М Еськов, Р Н. Живогляд, Ю.М. Попов // Нейронауки (Украина) - 2005 -№1 -С. 40-41

40 Попов, Ю.М Явление синергизма в респираторных нейронных сетях Теория и экспериментальные подтверждения / В М. Еськов, С В. Кулаев, Ю.М. Попов // Мат-лы международной конференции по ней-рокибернетике - Ростов-на-Дону. - 2005. - С 23

41 Попов, ЮМ Явление синергизма в биологических динамических системах / В М Еськов, В А Папшев, Ю М. Попов // Экологический вестник Югории 2005. - № 1 - С 45-48

42. Попов Ю М. Механизмы реализации гипоксического стимула в нейронных сетях дыхательного центра / А.Ю Гордиевский, Ю М. Попов // Материалы четвертой международной конференции «Гипоксия механизмы адаптации и коррекции» -М. 2005 -С 91

43 Попов, Ю.М Сравнительная характеристика показателей вегетативной нервной системы у тренированных и нетренированных лиц, проживающих в условиях Севера и средней полосы РФ / О Е Филатова, JIУ Гайнуллина, Ю М Попов // Мат-лы открытой окружной конференции "Спасти и сохранить" (Сургут) Изд-во СурГУ - 2006. - С 136-139

44 Попов, Ю М Основные законы и противоречия синергетики в экологии и общей теории познания мира. / В М Еськов, Г.А Хадарцев,

41

Ю М. Попов // Экологический вестник Югории. - 2007 - Т.1У, №2-3. -С 4-16

45 Попов, Ю М Показатели кардио-респираторной системы у жителей города Лянтора в зависимости от сезонов года / К А Баев, А Р Бал-тиков, ЮМ Попов // Экологический вестник Югории - 2007 -ТЛУ, №2-3 - С 75-82.

46 Попов Ю М. Интегративные особенности нейронов ядра солитарного тракта / ЮМ. Попов, АЮ. Гордиевский // В сб. «Вопросы экспериментальной клинической физиологии дыхания» РАМН. Тверь, 2007. -С 197-204.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АН - аортальный нерв,

БдН - бедренный нерв;

БДС - биологическая динамическая система;

БН - блуждающий нерв,

ВДГ - вентральная дыхательная группа;

ВП - вызванные потенциалы,

ГДР - генератор дыхательного ритма;

ГЯ - гигантоклеточное ядро;

ДДГ - дорсальная дыхательная группа,

ДН - дыхательный нейрон;

ДЦ - дыхательный центр;

ДЯ - двойное ядро;

ИН - инспираторный нейрон;

ККП - компартментно-кластерный подход,

МЗ - медиальная зона;

ПБК - пре-Бетцингер комплекс;

ПМ - продолговатый мозг;

ПМЯ - парамедианное ядро;

РАЯ - регроамбигуальное ядро;

РН - ретикулярный нейрон,

РНС - респираторная нейронная сеть;

РФЯ - ретрофациальное ядро;

СН - седалищный нерв;

СРД - система регуляции дыхания;

ФМА - фокус максимальной активности;

ФО - фокальный ответ,

ЭН - экспираторный нейрон;

ЯМЗ - ядра медиальной зоны,

ЯСТ - ядро солитарного тракта.

Формат 60x84/16 Объем 0,97 уч-изд л. Тираж 60 экз Заказ №313 Отпечатано на ризографе в полиграфическом отделе СурГУ, 628400, г Сургут, ул Лермонтова, 5

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. КОМПАРТМЕНТНО-КЛАСТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЦЕНТРАЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ.

1.1. роль и место синергетики и компартментно-кластерного подхода в понимании функционирования биологических динамических системі

1.2. управление в биологических системах. системные механизмы управления дыханием.

1.3. компартментно-кластерная характеристика основных типов нейронов системы регуляции дыхания.

1.4. морфо-функциональная характеристика медуллярного ядерного комплекса дыхательного центра.

1.5. Феноменологические модели респираторных нейронных сетей, обеспечивающих дыхательный ритмогенез.

1.6. участие специфической афферентации в регуляции дыхания.

1.7. Значение соматической неспецифической афферентапии соматических нервов для деятельности дыхательного центра.

2. СТРУКТУРА ЭКСПЕРИМЕНТА, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Системный анализ механизмов реализации специфической афферетации в структурах дыхательного центра.

3.1.1. пространственно-временная организация афферентных входов дыхательного центра с блуждающего и аортального нервов.

3.1.2. медуллярные нейронные механизмы восприятия и реализации специфических афферентных влияний.

3.1.3. роль специфической афферентации в формировании ритма и паттерна дыхания, респираторных и ретикулярных нейронов.

3.2. Системный анализ механизмов реализации соматической неспецифической афферентации в структурах дыхательного центра 146 3.2.1. пространственно-временная организация афферентных входов дыхательного центра с седалищного и бедренного нервов.

3.2.2. Нейронные механизмы восприятия и реализации соматических неспецифических афферентных влияний.

3.2.3. Реакции системы регуляции дыхания на симуляцию притока соматических сигналов.

3.3. Нейрофизиологические механизмы корпоративной деятельности компартментов дыхательного центра в восприятии и реализации афферентных сигналов.

3.4. компартментно-кластерный анализ особенностей реализации специфических и неспецифических афферентных влияний в локальных нейронных сетях компарментов системы регуляции дыхания.

3.4.1. Сравнительная роль различных нейронных кластеров дыхательного центра в восприятии и реализации висцеральных и соматических сигналов.

3.4.2. Характеристика временной организации специфических и неспецифических афферентных входов ядерных и нейронных компартментов системы регуляции дыхания.

3.4.3. Конвергентные особенности клеток дыхательного центра как базовый физиологический принцип построения респираторной нейронной сети.

3.5. компарментно-кластерный анализ и идентификация синергизма структур дыхательного центра в реализации афферентных в линий

3.5.1. феноменология и синергетика корпоративного взаимодействия компарментов системы регуляции дыхания.

3.5.2. Идентификация и оценка степени синергизма компонентов компартментно-кластерной системы регуляции дыхания при экспериментальных воздействиях на афферентные входы.

Актуальность проблемы. Одним из важнейших условий протекания биологических процессов является их компартментно-кластерная обособленность и синергитический принцип объединения всех составляющих элементов в единую функциональную систему. Это характерно для всех уровней организации живой материи - от клетки до биосферы. Необходимость познания этой основополагающей закономерности жизни стимулирует интенсивное развитие различных концептуальных направлений современной синергетики [37, 43, 66, 67, 115, 116].

Значительную роль в изучении законов функционирования сложно организованных биологический динамических систем (БДС) начинает играть системный компартментно-кластерный подход (ККП). Его основные положения были сформулированы недавно [34, 37, 39]. Он объединил в себе наиболее значимые положения классической детерминистской биологии и указанные постулаты теории хаоса. Объединение усилий этих двух научных направлений и использование методов математичсекого моделирования привело к созданию эффективного алгоритма анализа и синтеза в познании сложных биологических процессов.

В особой степени ККП необходим для понимания функционирования высокоорганизованных систем, в том числе нервных центров. Известно, что локализация большинства из них не ограничивается одной ядерной группой нейронов, а включает в себя несколько пространственно разобщённых, но тесно взаимодействующих между собой клеточных группировок с различными функциональными характеристиками. Благодаря синергизму из них формируется единая корпоративная управляющая система, способная работать как в стационарном, так и в динамическом режимах.

Удачной моделью для системного компартментно-кластерного анализа может служить дыхательный центр (ДЦ) млекопитающих животных. Его структурно-функциональные особенности исследуются на протяжении почти двух столетий. В настоящее время ДЦ по праву считается одним из наиболее изученных нервных центров. По современным представлениям ДЦ - многокластерная система. В его состав входят клеточные популяции дорсального и вентрального респираторных ядер, анатомическими субстратами которых являются соответственно ядро солитарного тракта (ЯСТ) и двойное (ДЯ), ретроамбигуальное (РАЯ) ядра [71, 91, 92, 97, 145, 167, 221]. Большое значение в генерации дыхательного ритма отводится пре-Бётцингер комплексу (ПБК) клеток, расположенному в субретрофациальной области продолговатого мозга (ПМ) [245, 296, 308, 309]. Ряд исследователей [18, 97, 123] относят к ДЦ также ряд ядер медиальной медуллярной области. Несмотря на то, что в ней отсутствуют нейроны с дыхательной модуляцией активности, данный компартмент СРД эффективно вмешивается в контроль респираторной функции.

При всей очевидности успехов в изучении различных аспектов регуляции дыхания доминирует аналитический подход. Основанный на идеях детерминизма, он способствует в основном накоплению научных фактов. Чем больше возрастает их объём, тем сложнее становится исследователям разобраться в сути ряда закономерностей и многочисленных частных явлений. В связи с этим периодически осуществлялась систематизация имеющихся данных, разработка формально-логических и математических моделей механизмов контроля дыхательного ритма [14, 35, 47, 52, 88, 92, 198, 207, 301, 308]. Следует отметить, что большая часть имеющихся в настоящее время моделей носит функциональный феноменологический характер. В их основу положены механизмы межнейронного взаимодействия в респираторной сети [208, 242, 301, 308], пейсмекерные свойства дыхательных нейронов [279, 320, 321]. В ряде из них использован гибридный подход, учитывающий оба системообразующих фактора [137, 210, 309].

Существенным недостатком всех известных нам моделей генерации и регуляции дыхания является то, что при их разработке игнорируются кибернетические, общебиологические принципы функционирования сложных живых систем. В частности, ни в одной из этих моделей не представлен синергетический принцип функционирования многокомпартментной системы ДЦ. В связи с этим можно утверждать, что нейрофизиология дыхания находится в настоящее время в состянии относительной стагнации. Получив заметные достижения в изучении ультратонких клеточных и нейрохимических механизмов генезиса дыхательного ритма, этот раздел нашего знания за последние 20 лет существенно не продвинулся в понимании системных механизмов формирования многочисленных и инвариантных форм приспособительных реакций СРД как в норме, так и при патологии.

Несмотря на то, что функционирование ДЦ (как и любой другой системы) невозможно без движения информационных потоков, изучению данного вопроса в нейрофизиологии дыхания не уделялось должного внимания. Имеются лишь отдельные предположения [92, 95, 97], что циклически организованные дыхательные процессы возникают из стохастических синаптических взаимодействий. Кроме ритмообразующей функции, афферентация оказывает на деятельность ДЦ корригирующее влияние, способствуя формированию приспособительных респираторных реакций в различных условиях жизнедеятельности организма. Однако роль, место и синергетика компонентов СРД в реализации афферентных влияний до настоящего времени не получили чёткого определения. Считается [26, 71, 167, 204, 237, 238, 257, 289], что основной афферентной станцией ДЦ является ДДГ. При этом остаётся непонятным, каким образом в реализации афферентных влияний участвуют остальные компоненты системы контроля дыхания и по каким механизмам в регуляцию респирации вовлекаются многочисленные неспецифические факторы.

В большинстве имеющихся функциональных моделей регуляции дыхательного ритма и паттерна системный ККП (несмотря на свою универсальность и эффективность) не получил должного применения. Его использование часто ограничивается лишь описанием соотношения структуры и функции. Однако этого недостаточно для обобщения имеющихся многочисленных научных фактов, формализации и идентификации компартментов и кластеров СРД, для понимания механизмов их взаимодействия в формировании приспособительных дыхательных реакций организма [36, 37, 43].

В связи с этим целью настоящей работы явилось комплексное изучение с позиции ККП синергизма ядерных компонентов и нейронных сетей дыхательного центра в реализации афферентных влияний. Данная цель определила постановку и решение следующих задач:

1. Разработать адекватные методы идентификации синергизма компонентов системы регуляции дыхания.

2. Осуществить системный анализ функциональной организации специфических и неспецифических афферентных входов и особенностей движения потоков информации в системном комплексе компартментов дыхательного центра.

3. Осуществить идентификацию, системный анализ и разработку феноменологической модели структуры респираторных нейронных сетей, обеспечивающих реализацию афферентных влияний.

4. Оценить физиологические механизмы синергизма компонентов дыхательного центра в приеме, интеграции и реализации афферентных сигналов.

5. Исследовать явления полного синергизма в условиях вариаций марковских параметров интегральной активности эфферентных драйвов системы регуляции дыхания при воздействиях на специфические и неспецифические афферентные входы.

6. Разработать компартментно-кластерную модель системных механизмов реализации специфической и неспецифической афферентации в компартментно-кластерной системе регуляции дыхания.

Научная новизна. Впервые на основе ККП осуществлён системный анализ физиологических механизмов синергизма структур ДЦ в реализации афферентных влияний.

На основе разработанных алгоритмов и программного продукта идентифицировано явление полного синергизма компонентов СРД при воздействиях на специфические и неспецифические афферентные входы.

Выявлены общие системные и модально-специфические особенности поступления и реализации в структурах ДЦ висцеральных и соматических афферентных сигналов.

Установлена сенсорная, интегративная и эффекторная роль различных типов ДН и РН.

Изучена динамика информационных потоков, роль, место и синергизм компартментов системного комплекса ДЦ в реализации афферентных влияний.

Впервые изучены стационарный и динамический режимы функционирования СРД и их изменения симуляцией притока информации и других экспериментальных воздействиях.

Разработаны оригинальная схема универсальной нейронной сети и компартментно-кластерная модель механизмов включения афферентных сигналов в регуляцию респираторной функции организма.

Обоснованы положения, способствующие новому пониманию механизмов формирования адаптивных реакций дыхательной функциональной системы.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в использовании базовых концепций теории БДС и ККП, методов феноменологического и математического моделирования в изучении системных механизмов реализации специфических и неспецифических афферентных влияний в регуляции респираторной функции организма. Результаты экспериментального исследования и их теоретического анализа во многом способствуют пониманию не только синергической природы формирования адаптивных дыхательных реакций, но и уточнению ряда принципов функциональной организации физиологических центров. Они также представляют интерес для теоретической и практической нейрокибернетики и нейрофизиологии; могут быть включены в соответствующие разделы учебных курсов высших учебных заведений по синергетике, физиологии нервной и вегетативных систем.

Рекомендации по использованию базовых принципов ККП, предложенные в работе, при внедрении в теоретическую и практическую медицину позволят сформулировать и использовать универсальный алгоритм диагностики и коррекции различных нарушений дыхания.

Внедрение результатов иследования. Основные результаты полученные в ходе выполнения диссертационной работы используются в научно - исследовательской работе и в учебном процессе кафедр и лабораторий физиологического профиля Самарского государственного университета, Самарского государственного медицинского университета, Ульяновского государственного университета, Тольяттинского государственного университета, что подтверждено соответствующими документами.

Апробация работы. Результаты работы доложены на XIII - XVIII съездах Физиологического общества им. И.П. Павлова, I и II Российских конгрессах по патофизиологии. Они ежегодно (1979 - 2005 г.г.) представлялись на внутривузовских конференциях Самарского государственного педагогического университета, периодически обсуждались на научных семинарах Самарского отделения Физиологического общества России, Сургутского, Ростовского и Самарского государственных университетов, международных научных конференциях: «Технология 2000» (г. Тольятти, 1995 г.), «Инженерно-физические проблемы новой техники» (г. Москва, 1996 г.), на международной конференции «Детермининизм и стохастическое моделирование в биологии» (Болгария, г. София, 1997 г.); VIII международной конференции по медико- биологической инженерии и компьютингу (Кипр, г. Лемасол, 1998 г.); международных конференциях по новым информационным технологиям в медицине и экологии- IT+ME'98 (Крым, 1998 г.) и "Датчик" (Крым, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 годы); международной конференции по моделированию (International conférence on modeling and simulation. 2729 april, Minsk. 2004); международной конференции (MS'2004, Lyon -Villeurbanne, 5-7 July 2004). Результаты исследования включены в приоритетное открытие «Закономерность изменения синергических взаимоотношений в системах регуляции биологических динамических систем организма млекопитающих под действием внешних факторов», зарегистрированное (диплом № 248) Российской академией естественных наук и Международной академией авторов научных открытий (Научные открытия: сборник кратких описаний научных открытий, научных идей, научных гипотез - 2004 г. Выпуск 1. Москва, 2004).

Декларация личного участия автора. Автором лично выполнены эксперименты по изучению особенностей функциональной организации специфических и неспецифических афферентных входов

ДЦ; исследованию роли различных типов ДН и РН и их места в нейронной сети, обеспечивающей реализацию висцеральной и соматической информации; выявлению механизмов корпоративной деятельности ядерных образований ДЦ.

С непосредственным участием автора разработаны методы математической и компьютерной идентификации степени синергизма компартментов СРД в реализации афферентных влияний. Доля личного участия автора в совместных публикациях составляет 60 - 80%.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 69 работ, в том числе 4 монографии и 19 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для соискания степени доктора биологических наук.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Полученные в ходе диссертационного исследования закономерности и феномены полностью укладываются в базовые аксиомы концепции БДС и подтверждают эффективность ККП в познании системных механизмов функционирования ДЦ.

2. Физиологические механизмы синергизма компонентов СРД основаны на пространственно-временных особенностях ее афферентных входов, внутрицентральном взаимодействии элементов системного комплекса ДЦ и конвергентных свойствах образующих его нейронов.

3. Реализация специфических и неспецифических афферентных сигналов осуществляется в нейронных сетях с идентичной структурно-функциональной и временной организацией.

4. Каждый компартмент дыхательного центра имеет собственные специфические и общие системные механизмы восприятия, интеграции и реализации афферентных сигналов.

5. Предложенные приёмы математического анализа позволяют идентифицировать степень синергизма структур ДЦ в реализации специфической и неспецифической информации.

6. Разработанные феноменологические и математические модели синергизма компонентов СРД позволяют объяснить природу формирования адаптивных реакций дыхательной функциональной системы в различных условиях жизнедеятельности организма.

выводы

1. Полученные в ходе диссертационного исследования закономерности полностью укладываются в базовые аксиомы концепции компартментно - кластерной теории БДС и подтверждают эффективность ККП в познании системных механизмов функционирования ДЦ.

2. Компьютерная идентификация явления полного синергизма с использованием разработанных методов и алгоритмов позволила установить согласованный, взаимоподдерживающий характер функционирования компартментов РНС в реализации неспецифических и, особенно, специфических афферентных влияний.

3. В основе физиологических механизмов синергизма структур дыхательного центра лежат внутрицентральные связи между ними, пространственно-временные особенности их афферентных входов, детерминистский и вероятностный принципы функционирования респираторных нейронных сетей.

4. Компоненты системы регуляции дыхания имеют самостоятельные, но сходные по структуре нейронные сети, осуществляющие восприятие, интеграцию и реализацию в ритме и паттерне эффекторных драйвов специфической и неспецифической информации.

5. Изучены качественные и количественные особенности движения потоков информации в системном комплексе компартментов дыхательного центра. Установленные закономерности позволяют понять алгоритмы формирования приспособительных реакций дыхательной функциональной системы в условиях многообразного внутреннего состояния организма и внешних влияний на него.

6. Установлены различия в организации висцерального и соматического входов дыхательного центра. Ведущая роль в приёме и распределении афферентных сигналов с блуждающего и аортального нервов принадлежит дорсальной дыхательной группе нейронов. Для приёма и реализации соматической информации каждый компартмент системы контроля дыхания имеет самостоятельный вход.

7. Полученные экспериментальные данные позволили идентифицировать роль, место и синергизм компонентов компартментно - кластерной системы дыхательного центра в реализации специфических и неспецифических афферентных влияний.

8. Результаты маркирования поведения системы регуляции дыхания путем выключения её компонентов, симуляции притока к ним информации и другими экспериментальными воздействиями позволили разработать компартментно-кластерную модель механизмов включения афферентных сигналов в контроль респираторной функции организма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ современной научной литературы, посвященной морфо-функциональной организации ДЦ, позволяет заключить, что, несмотря на появление в последние годы ультратонких методов исследования, таких, как техника пэтч-клэмпинга, нейротрансмиттерной иммуногистохимии и др., нейрофизиологи в последнее десятилетие существенно не продвинулись в системном понимании механизмов генерации и регуляции дыхательного ритма.

Открытие наличия пейсмекерных клеток и изучение их свойств несомненно является важным этапом в решении данной проблемы. Это достигнуто усилием многочисленных научных коллективов. Однако данное открытие не решает всех проблем, так как пейсмекерные механизмы функционируют лишь на ограниченном этапе пре- и раннего постнатального онтогенеза, когда на организм не действует такое многообразие внешних влияний, как у взрослой особи. С возрастом на смену пейсмекерным процессам приходит более пластичная и надёжная стохастическая инвариантная иерархическая организация СРД.

Сегодняшнее состояние нейрофизиологии дыхания напоминает положение физиологии ВНД в середине XIX столетия, когда большая часть исследователей стремилась найти минимальный объём нервной ткани спинного мозга, способного обеспечить рефлекторный ответ. В этих условиях гений нашего соотечественника И.М. Сеченова позволил на основе системного анализа и синтеза сформулировать (пусть во многом гипотетически) представление об основных механизмах мозговой деятельности, в том числе обеспечивающих высшие психические функции человека.

Столь же ярким примером синергетического подхода можно считать существенный прорыв в физиологии ВНД, сделанный И.П. Павловым. Он осуществил это на основе сравнительно простого метода условных рефлексов, подойдя к изучению мозга с позиций «чёрного ящика», что в особой степени свойственно современной синергетике.

Системный подход в физиологии был чётко сформулирован и плодотворно использован в работах П.К. Анохина и его многочисленных учеников [45, 46, 102, 104]. В структуре и описании свойств функциональной системы также явно прослеживаются основные положения синергетики и ККП, в частности корпоративность взаимодействия образующих её компонентов.

Приведённые примеры, на наш взгляд, убедительно доказывают высокую эффективность системного синергетического подхода в формировании фундаментальных физиологических теорий.

В большей части работ по нейрофизиологии дыхания в качестве основы используется принцип детерминизма. С одной стороны, он удобен, так как позволяет многократно воспроизводить полученные феномены, но с другой - существенно ограничивает возможность исследователей проследить скрытые от непосредственного наблюдения многочисленные причинно-следственные связи в высокосложных БДС. В результате идёт накопление во многом идентичной информации, и лишь после её истемного анализа и обобщения исследователи вновь получают новые возможности в продвижении вперёд по пути достижения относительной истины.

В связи с этим, на наш взгляд, в качестве действенного метода организации научного эксперимента можно рассматривать основные положения теории хаоса и ККП [37, 43]. Простые и ранее известные постулаты оказались прекрасным алгоритмом исследования, в том числе и в области нейрофизологии дыхания. Это относится и к разработанным в нашем коллективе универсальным программным продуктам, позволяющим исследователю без специальной углубленной математической подготовки использовать их алгоритмы для построения достаточно совершенных и жизнеспособных моделей полученных явлений и закономерностей.

Применение в нашей работе базовых принципов синергетики и ККП позволило получить ряд принципиально новых данных о корпоративной деятельности компартментов ДЦ в реализации афферентных влияний.

Установлено, что специфическая и неспецифическая афферентация достигает всех компартментов ДЦ. В первую очередь сенсорные потоки поступают в ДДГ, где локализованы первичные и вторичные рецепторы висцеральных афферентов, и в реализации афферентных сигналов принимает участие наибольшее количество ДН. Этот компартмент обладает достаточными морфо-функциональными условиями для формирования и передачи другим отделам СРД окончательного эффекторного драйва. Поэтому многие исследователи [89, 235, 239, 259, 289] рассматривают ДДГ как основную релейную и интегрирующую станцию ДЦ. Однако наши наблюдения свидетельствуют о том, что значительная часть поступившей в ЯСТ информации, в отличие от технических устройств, сразу передается в остальные отделы ДЦ, где она подвергается параллельной обработке с использованием РНС с аналогичной ДДГ структурой. Такой принцип восприятия и перерабтки информации в СРД обеспечивает высокую надёжность и пластичность работы нейронных сетей даже на медуллярном уровне ЦНС.

Конвергентный механизм положен также в основу билатерального взаимодействия компонентов РНС правой и левой половин ПМ. Нами установлено, что билатеральная интеграция происходит уже в начале сети. Она в значительной степени присуща уже первичным конвергентным нейронам, 95% из которых уже интегрируют информацию, поступающую к ним по ипси- и контрлатеральным афферентным каналам.

Важно отметить, что нами впервые установлена закономерность вовлечения в механизмы контроля дыхания соматической афферентации. Если раньше исследователи полагали, что изменение дыхательного ритма при мышечной деятельности обусловлены корковой констелляцией нервных центров [94, 97], то изучение особенностей вовлечения ДН и РН стимуляцией СН и БдН показало наличие прямых связей нейронов, расположенных в различных отделах ДЦ, с соматическими входами. При этом структура и временные особенности данных связей во многом аналогичны таковым для висцеральных афферентов.

Особое значение мышечной деятельности для дыхательной функциональной системы подтверждается наличием в СРД on - и off -клеток, а также РНС, обеспечивающих опережающую подготовку организма к дефициту кислорода и согласование дыхательных и соматических движений.

Изучение пространственно-временных характеристик вовлечения ДН и РН специфическими и неспецфическими афферентными влияниями позволило проследить особенности реализации сенсорных потоков во всех компартментах ДЦ.

В результате системного анализа была разработана феноменологическая модель нейронной сети, обеспечивающей восприятие, интеграцию и включение различных афферентных сигналов в регуляцию дыхательного ритма. Данная модель свидетельствует о единой структуре и универсальности РНС всех компартментов ДЦ. В основу нейронной сети, в отличие от других меделей, положен не характер паттерна активности, а конвергентные свойства образующих её клеток. В ней присутствуют клетки -детекторы, первичные, вторичные и третичные конвергентные нейроны, командные и эффекторные клетки. Данная универсальная организация нейронных сетей позволяет различным компартментам ДЦ на основе корпоративности оперативно изменять параметры дыхательного ритма на любые влияния из вне, независимо от того, какой из двух принципов (по отклонению или по возмущению) используется организмом.

Изучение феноменологии внутрисистемных связей ДДГ, ВДГ, ПБК и ЯМЗ показало наличие морфофункциональных предпосылок для синергетической деятельности этих компонентов СРД.

Они включают в себя определённую структуру обоюдных связей между компартментами ДЦ, определяющих возможность формирования иерархических РИС второго, третьего и более высоких порядков. На обеспечение синергизма направлена также работа значительного количества нейронов каждого из компонентов СРД.

Изучение эффектов раздражения и выключения компартментов ДЦ показало, наличие основополагающего принципа их синергетического взаимодействия. Он проявляется в том, что поведение отдельных элементов системы, в частности РНС, не играет определяющей роли. Важным представляется лишь поведение всего корпоративного комплекса. Такое безразличие к отдельным элементам компенсируется их самоорганизацией, получением большего положительного эффекта от системного взаимодействия этих компонетов.

Наконец, на основе использования кибернетического подхода «чёрный ящик» получены новые данные об общих закономерностях поведения СРД в реализации афферентных влияний. Применив разработанную на основе метода минимальной реализации систему разностных дифференциальных уравнений, нам удалось найти значения матрицы А, которые вполне удовлетворили условиям теоремы Фробениуса - Перрона. Наличие Перронова корня позволило заключить о согласованном синергетическом характере взаимодействия между компартментами РНС, реализующих афферентные потоки специфической и неспецифической модальности.

Большая часть физиологических феноменов и закономерностей хорошо объясняется в рамках графа двухкластерной иерархической модели РНС. Оба входящих в неё кластера циклического типа с отрицательными обратными связями и содержат в своём составе по три компартмента.

1. Агаджанян НА., Губин Д.Г. Десинхроноз: механизмы развития от молекулярно-генетического до организменного уровня // Усп. физиол. наук. - 2004. Т. 35. № 2. - С. 57-72.

2. Адрианов О.С. О принципах организации интегративной деятельности мозга. М.: Медицина, 1976. - 279 с.

3. Александрова Н.П., Исаев Г.Г. Механизмы вовлечения фарингиальных мышц в компенсаторные реакции дыхательной системы на инспираторную резистентную нагрузку// Рос. физиол. журн. 2001. - 87. №1.- С.1422-1431.

4. Анохин П.К. Кибернетика функциональных систем: избр. труды / Под ред. К.В. Судакова. М.: Медицина, 1994. - 384 с.

5. Анохин П.К. Кибернетика и интегративная деятельность мозга (1966) // Кибернетика функциональных систем. Избранные труды // Под общей ред. академика РАМН К.В. Судакова. М.: Медицина, 1998. - С. 195— 228.

6. Ахромеева, Т.С. Парадоксы мира нестационарных структур / Т.С. Ахромеева, СП. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий // Компьютеры и нелинейные явления. М.: Наука, 1988. - С. 44- 122.

7. Баклаваджян О.Г. Висцеро-соматические афферентные системы гипоталамуса. Л.: Наука, 1985. - 214 с.

8. Бакусов Л.М., Сафин Ш.М., Насыров Р.В. Компартментные модели нейронных механизмов усвоения закономерностей на основе теории самообучающихся рекурсивных фильтров // Вестник новых медицинских технологий. 2002. - № 3. - С. 72-75.

9. Балашов А.М. Эндогенные аллостерические регуляторы рецепторов // Усп. физиол. наук. 2004. - Т. 35. № 2. - С. 73-91.

10. Бреслав И.С., Глебовский ВД. Регуляция дыхания. Л.: Наука, 1981.-230с.

11. Бреслав И.С. Паттерны дыхания. Физиология, экстремальные состояния, патология. Л.: Наука, 1984. - 206 с.

12. Бреслав И.С., Исаев Г.С. Состояние и перспективы изучения механизмов регуляции дыхания// Физиол. журн. СССР. 1985, Т 71. № 3-С. 283-292.

13. Бреслав И.С. Физиология дыхания. Основы современной физиологии / Под ред. И.С. Бреслава, Г.Г. Исаева. СПб.: Наука, 1994. - 680 с.

14. Ведясова O.A., Еськов В.М., Филатова O.E. Системный компартментно-кластерный анализ механизмов устойчивости дыхательной ритмики млекопитающих: Монография / Под ред. В.М. Еськова. Самара: ООО «Офорт», 2005. - 215 с.

15. Ведясова O.A. Системный компартментно кластерный анализ устойчивости респираторных нейросетей к внешним управляющим воздействиям: Автореф. дисс. д.б.н. - Тула, 2006. - 42 с.

16. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. -М.: Сов. радио, 1968. 326 с.

17. Габдрахманов Р.Ш. Роль медиальной зоны продолговатого мозга в деятельности дыхательных нейронов латеральной области дыхательного центра//Физиол. журн. СССР. 1972. - Т.58. №10. -С. 1516-1521.

18. Габдрахманов Р.Ш. Характерные особенности функциональной организации дыхательного центра: Автореф. дисс. д.б.н. Казань, 1975.-26с.

19. Габдрахманов Р.Ш., Прокофьева Н.Б., Попов Ю.М. Влияние соматической афферентации на деятельность дыхательного центра // Физиол. журнал СССР им. И.М. Сеченова. 1990. Т. 76. № 5. - С. 588 -594.

20. Глебовский В.Д. Современные представления о происхождении дыхательного ритма // Материалы XV съезда Всесоюзногофизиологического общества им. И.П. Павлова. Том 1. Л. : Наука, 1987. -С. 229-230.

21. Глебовский В.Д. Центральные механизмы, определяющие и регулирующие периодическую деятельность дыхательных мышц. // В кн. Физиология дыхания. СПб, 1994. - С.355-415.

22. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. M.: УРСС, 2003. - 280 с.

23. Гордиевская H.A., Сергиевский М.В., Якунин В.Е. Влияние раздражений медиальной и латеральной зон дыхательного центра на электрическую активность диафрагмы, межреберных мышц и диафрагмальных нейронов// Бюлл. экспер. биол. 1978. - Т. 85. №4. -С.392-385.

24. Гордиевская H.A., Киреева Н.Я. Участие ретикулярных нейронов продолговатого мозга в интегративной деятельности дыхательного центра // Росс, физиол. журн. 1998. - Т. 84. № 4. -С. 293-299.

25. Гордиевский А.Ю. Ядро солитарного тракта как компартментно-кластерная структура дыхательного центра: Автореф. дисс. к.б.н. -Самара, 2004. 17с.

26. Грантынь A.A. Морфология, топография и связи продолговатого мозга и варолиева моста кошки // Актуальные проблемы фармакологии ретикулярной формации и синаптической передачи. JL: Наука, 1963. -С. 165- 189.

27. Григорян C.B., Хамониди Р.К., Никогосян JI.C. Об участии различных групп афферентных волокон депрессорного нерва в формированиизалповой актвности // Журнал экспериментальной и клинической медицины. 1984. Т. 24. №1. - С. 19 - 22.

28. Гуревич И.М. Законы информатики основа строения и познаниясложных систем. М.: РИФ «Антиква», 2003. - 176 с.

29. Дорожкин Ю.Н., Качуро И.И. Взаимодействие вызванных потенциалов на стимуляцию лучевого, чревного нервов и моторной, соматосенсорной зон коры в ядрах продолговатого мозга кошки // Физиол. журн. Изв. АН БССР. Сер. Биол. науки. Минск, 1988. - 9 с.

30. Дьяченко Ю.Е., Преображенский H.H., Якунин В.Е. Влияние афферентов на дыхательные и ретикулярные нейроны продолговатого мозга // Регуляция автономных функций: Сборник научных статей. Самара: Самарский университет, 1998. С. 131-134.

31. Дьяченко Ю.Е. Электрофизиологическое исследование экспираторного рефлекса: Автореф. дисс. к.б.н. Киев, 1987.- 19с.

32. Емельянова Т.Н. Участие проприорецептивных импульсов соскелетных мышц в регуляции дыхания // Актуальные вопросы регуляции дыхания. Куйбышев, 1979. - С. 71 - 74.

33. Еськов В.М. Введение в компартментную теорию респираторных нейронных сетей. М.: Наука, 1994. - 164 с.

34. Еськов В.М., Филатова O.E. Компьютерная идентификация респираторных нейронных сетей. Пущино, 1994. - 92 с.

35. Еськов В.М., Бондарева В.В., Попов Ю.М. Исследование переходных процессов в респираторных нейронных сетях (РНС) в условиях действия ГАМК и её производных // Вестник новых медицинских технологий. -2002. -№3. -С. 7-8.

36. Еськов В.М. Компартментно-кластерный подход в исследованиях биологических динамических систем (БДС). Часть 1. Межклеточные взаимодействия в нейрогенераторных и биомеханических кластерах: Монография. Самара: НТЦ, 2003. - 197 с.

37. Еськов В.М., Филатова O.E., Фудин H.A., Хадарцев A.A. Новые методы изучения интервалов устойчивости биологических динамических систем в рамках компартментно-кластерного подхода // Вестник новых медицинских технологий. 2004. - T. XI. № 3. С. 5-6.

38. Еськов, В.М. Методы измерения интервалов устойчивости биологических динамических систем и их сравнение с классическим математическим подходом в теории устойчивости динамических систем / В.М. Еськов // Метрология. 2005. - №2. - С. 24-37.

39. Еськов В.М., Живогляд Р.Н., Папшев В.А. и др. Системный анализ и компьютерная идентификация синергизма в биологических динамических системах // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2005. Т. 4. № 1. - С. 108-111.

40. Ефимов В.Н., Сафонов В.А. Дыхательный центр регулятор дыхательной системы // Биол. Науки. - 1988. - № 5. - С.5-19.

41. Жданов В.А. Свойства быстроадаптирущихся рецепторов легких кошки // Физиол. журн. СССР. 1983. - Т.69. № 9. - С. 1216 - 1223.

42. Зилов В.Г., Судаков К.В., Эпштейн О.И. Элементы информационной биологии и медицины. М.: МГУЛ, 2000. - 248 с.

43. Инюшкин А.Н. Влияние лейцин-энкефалина на мембранный потенциал и активность нейронов дыхательного центра крыс in vitro // Росс, физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2005. - Т. 91. № 6. - С. 656-665.

44. Исаев Г.Г. Регуляция дыхания при мышечной деятельности. Л.: Наука, 1989.- 122 с.

45. Исаев Г.Г., Герасименко Ю.П. Механизмы вентиляторного ответа при произвольных и вибрационно-вызванных шагательных движениях у человека // Росс, физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2004. - Т. 90. № 8. -С. 515-516.

46. Капица С.П. Синергетика и прогнозы будущего /С.П. Капица, С.П. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий // Кн.: Синергетика и прогнозы будущего. -Изд. З.-М.: Наука, 2003.- 288 с.

47. Кванты жизнедеятельности / Под общей ред. К.В. Судакова. М.: Изд-во ММА им. И.М. Сеченова, 1993. - 260 с.

48. Кед ер-Степанова И. А., Четаев А.Н. Некоторые вопросы моделирования дыхательного центра. 1. Постановка вопроса // Биофизика. 1978. - Т. 23. №6.-С. 1076-1080.

49. Кед ер-Степанова И. А. Нейронная организация дыхательного центра продолговатого мозга: Автореф. дис. докт. биол. наук. М., 1981.-31 с.

50. Киреева Н.Я., Фокша О.Г. Влияние гигантоклеточного ядра и ядер тройничного нерва на деятельность нейронов дыхательного центра// Регуляция автономных функций. Сборник научных статей. Самара, 1998.-С. 115-120.

51. Клюева Н.З., Филько Q.A. Влияние гиперкапнического стимула на постинспираторную фазу дыхательного цикла у наркотизированных кошек. Физиол. журн. СССР. - 1985. - Т.71. -С. 1258-1263.

52. Костюк П.Г. Некоторые общие вопросы нейронной интеграции // В сб.: Механизмы объединения нейронов в нервном центре. JI.: Наука.-1974.-С.8-12.

53. Костюк П.Г., Преображенский H.H. Механизмы интеграции висцеральных и соматических афферентных сигналов. Л.: Наука, 1975.-220с.

54. Костюк П.Г., Крышталь O.A. Механизмы электрической возбудимости нервной клетки. М.: Наука, 1981. - 208 с.

55. Кратин Ю.Г. Сотниченко Т.С. Неспецифические системы мозга. Л.: Наука, 1987.- 159с.

56. Крыжановский Г.Н., Тараканов H.A., Сафонов В.А. Участие ГАМКергической системы мозга в формировании дыхательного ритма// Физиол. журн. СССР. - 1993. - Т. 79, № 4. - С. 13-23.

57. Кульчицкий В.А. Функциональная гетерогенность структур вентральных отделов ствола головного мозга// Регуляция автономных функций: Сборник научных статей. Самара, 1998. -С. 34-37.

58. Кульчицкий В.А. Нейрофизиология защитных рефлексов. Минск: Полибиг, 1998.- 156 с.

59. Майский В.А. Структурная организация и интеграция нисходящих систем головного и спинного мозга. Киев: Здоровье, 1983. - 255 с.

60. Малинецкий Г.Г. Параметры порядка в нейронной сети Хопфилда / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов, И. А. Костылев // Вычислительная математика и математическая физика. 1994. - Т.34. № 11. - С. 17331741.

61. Малинецкий Г.Г. Современные проблемы нелинейной динамики / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов // В Кн.: Современные проблемы нелинейной динамики. Изд.2. - М.: Эдитореал УРСС, 2002. - 360с.

62. Малинецкий Г.Г. Нелинейная динамика и хаос. Основные понятия / Г.Г. Малинецкий, А.Б. Потапов // В Кн.: Нелинейная динамика и хаос. Основные понятия. М.: УРСС, 2006. - 237 с.

63. Меркулова H.A., Инюшкин А.Н. Модуляция нейропептидами инспираторно-тормозящего рефлекса Геринга-Брейера // Вестник Самарского университета. 1995. - С. 152-158.

64. Меркулова H.A. История развития учения о местоположении дыхательного центра// Регуляция автономных функций. Сборник научных статей. Самара, 1998. - С. 8-22.

65. Меркулова H.A., Беляков В.И., Зайнулин P.A. и др. Механизмы адаптации деятельности дыхательного центра // Актуальные проблемы адаптации организма в норме и патологии. Ярославль: Ремдер, 2005. С. 30-31.

66. Меркулова H.A. Дыхательный центр и регуляция его деятельности супрабульбарными структурами: монография / H.A. Меркулова, А.Н. Инюшкин, В.И. Беляков и др. Самара: Самарский университет, 2007. -170 с.

67. Миняев В.И., Миняева A.B. Сравнительный анализ реакций торакального и амбдоминального компонентов дыхания на гиперкапнию и мышечную работу // Росс, физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 1998. Т.84. № 4. - С. 323-329.

68. Мирошниченко И.В. Механизмы регуляции спонтанной ритмической активности дыхательного центра плодов и новорожденных крыс in vitro.: Автореф. дисс. д.м.н. Самара, 2002. - 42с.

69. Мирошниченко И.В., Зинченко Е.А., Гущина O.A. Роль электрических синапсов в механизмах генерации инспираторной активности у плодови новорожденных крыс in vitro II Росс, физиол. журн. им. И.М. Сеченова. -2004.-Т. 90. №8.4. 1.С. 149.

70. Миславский H.A. (1885). О дыхательном центре. Избр. Произведения. -М., 1952. -С.21-94.

71. Никитин О.Л. Механизмы регуляции центральной инспираторной активности: Автореф. дисс. докт. мед. наук. -Самара, 1997.-35с.

72. Пантелеев С.С., Багаев В.А., Любашина O.A. Анализ возможных механизмов влияния передней лимбической коры на активность нейронов ваго-солитарного комплекса // Росс, физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 1997. - Т. 83. № 4. - С. 33-44.

73. Попов Ю.М., Гордиевский А.Ю. Механизмы реализации гипоксического стимула в нейронных сетях дыхательного центра / Материалы четвёртой международной конференции «Гипоксия: механизмы адаптации и коррекции». М., 2005. - С. 91.

74. Попов Ю.М., Гордиевский А.Ю. Интегративные особенности нейронов ядра солитарного тракта // В сб.: Вопросы экспериментальной клинической физиологии дыхания РАМН. Тверь, 2007. - С. 197 - 204.

75. Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации / И. Пригожин, Гленедорф П. // Кн.: Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. М.: Мир, 1973.-280 с.

76. Пригожин И., Николис Г. Познание сложного. Введение. М.: Изд-во УРСС, 2003.-342 с.

77. Пригожин И., Стенгерс И. Время. Хаос. Квант. К решению парадокса времени. М.: УРСС, 2003.-247 с.

78. Пушкарев Ю.П., Часнык В.Г., Герасимов А.П. и др. Латерализация механизмов, регулирующих висцеральные системы // Материалы XVIII съезда физиологического общества им. И.П. Павлова. Казань; М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. - С. 203-204.

79. Пятин В.Ф., Никитин О.Л., Татарников B.C. Изменение активности диафрагмального нерва при раздражении ростральных отделов вентральной поверхности продолговатого мозга// Бюлл. эксперим. биол. и мед. 1997. - Т. 123. № 6. - С. 617-619.

80. Пятин В.Ф., Татарников B.C., Никитин О.Л. Влияние выключения субретрофациальной области на центральную инспираторную активность дыхательного центра и реакцию дыхания на гиперкапнию // Бюлл. эксперим. биол. и мед. 1997. - Т. 123. № 5. - С. 491-493.

81. Пятин В.Ф., Никитин О.Л. Генерация дыхательного ритма. Самара, 1997.-96 с.

82. Сафонов В.А, Ефимов В.Н., Чумаченко A.A. Нейрофизиология дыхания. М.: Медицина, 1980. - 224 с.

83. Сафонов В.А, Миняев В.И., Полунин И.Н. Дыхание?!?. М., 2000.- 254 с.

84. Сафонов В.А., Лебедева М.А. Автоматия или ритмообразование в дыхательном центре //Физиология человека. 2003. Т. 29. № 1. - С. 108— 121.

85. Сафонов В.А. Как дышим, так и живем. М.: Национальное обозрение, 2004.- 135 с.

86. Сафонов В.А. Человек в воздушном океане. М.: Национальное обозрение, 2006. - 215 с.

87. Сергеева М.С. Роль ростральных вентро-медуллярных отделов в регуляции дыхательного ритмогенеза: Автореф. дисс. к.б.н. -Казань, 1997. -23с.

88. Сергиевский М.В. Дыхательный центр млекопитающих животных. -М.: Медгиз, 1950.-395 с.

89. Сергиевский М.В., Меркулова H.A., Габдрахманов Р.Ш., Якунин В.Е., Сергеев О.С. Дыхательный центр. М.: Медицина, 1975. -183с.

90. Сергиевский М.В., Якунин В.Е. Электрофизиологический анализ связей нейронов медиальных и латеральных ядер дыхательного центра// Бюлл. эксперим. биол. и мед. 1983. - Т. 45. №7. -С. 5-8.

91. Сергиевский М.В., Габдрахманов Р.Ш., Огородов A.M., Сафонов В.А., Якунин В.Е. Структура и функциональная организация дыхательного центра. Новосибирск: НГУ. - 1993. - 191с.

92. Соколов E.H. Принцип векторного кодирования в психофизиологии // Синергетика и психология. Выпуск 3. Когнитивные процессы. М.: Когито-центр, 2004. - С. 320-350.

93. Сороко С.И., Бекшаев С.С., Сидоров Ю.А. Основные типы механизмов саморегуляции мозга. Л.: Наука, 1990. - 205 с.

94. Стефанцов Б.Д., Гончарова Л.С. К вопросу о взаимодействии дорсальных ядер блуждающих нервов животных // Механизмы компенсаторных приспособлений. М.: Наука, 1964. - С. 154-163.

95. Стингере Е. Познание сложного / Е. Стингере, И. Пригожин // Познание сложного. М.: УРСС, 2003. - 342 с.

96. Судаков К.В. Общая теория функциональных систем. М.: Медицина, 1984. - 224 с.

97. Судаков К.В. Рефлекс и функциональная система. Новгород: НовГУ, 1997.-399 с.

98. Судаков К.В. Голографический принцип системной организации деятельности мозга // Материалы XVII съезда физиологов России. Ростов-на-Дону, 1998. С. 365.

99. Тараканов И.А., Сафонов В.А. Сравнительный анализ изменений дыхания и системного кровообращения у кошек и крыс при активировании ГАМК рецепторов // Росс, физиол. журн. - 1998. - Т. 84. №4. - С. 300-308.

100. Тараканов И.А., Тихомирова JI.H., Тарасова H.H., Сафонов В.А. Реакция дыхательной системы на введение агонистов ГАМКергических рецепторов // Бюлл. сибирск. мед. 2005. - Т. 4. Приложение 1. - С. 4748.

101. Татарников B.C. Роль ростральных вентролатеральных отделов продолговатого мозга в регуляции активности дыхательного центра: Автореф. дисс. к.м.н. Самара, 1996. - 22с.

102. Трубецков Д.И. Введение в синергетику. Хаос и структуры / Д.И Трубецков //в Кн.: Введение в синергетику. Хаос и структуры. М.: Едитореал УРСС, 2004. - 224 с.

103. Физиология функциональных систем / Под ред. К.В. Судакова. -Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1997. 514 с.

104. Филатова O.E. Реакции дыхательных структур на системное действие фенибута // Регуляция автономных функций: Сборник научных статей. Самара: Самарский университет, 1998. - С. 182-189.

105. Фудин H.A. Физиологическая целесообразность произвольной регуляции дыхания у спортсменов // Теория и практика физической культуры. 1983. - № 2. - С. 21-25.

106. Фудин H.A. Системные перестройки газового гомеостаза в условиях произвольно программируемой деятельности человека // Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности. -Волгоград, 1988. С. 364-365.

107. Хадарцев A.A., Тутельян В.А., Зилов В.Г. и др. Теория и практика восстановительной медицины. Том I. Тула: Тульский полиграфист; М.: РАМН, 2004.- 247 с.

108. Хакен Г. Принципы работы головного мозга. M.: PerSe, 2001352 с.

109. Хакен Г., Португали Дж. Синергетика, межуровневые нейронные сети и когнитивные карты // Синергетика и психология. Выпуск 3. Когнитивные процессы. М.: Когито-Центр, 2004. - С. 125-154.

110. Чароян О.Г. Нейронный ансамбль (идея, эксперимент, теория). -Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1990. 88 с.

111. Чароян О.Г. Хаос, организация, самоорганизация систем // Научная мысль Кавказа № 1, 1996. С. 22 - 29.

112. Чернавский Д.С. Синергетика и информация: Динамическая теория информации. М.: Наука, 2001. - 214 с.

113. Шемакин Ю.И. Естественные системы и искусственные модели // Открытое образование. -2005, № 2. С. 69 - 76.

114. Шемакин Ю.И. Семантика самоорганизующихся систем. М.: Академический проект, 2003. - 176 с.

115. Шимараева Т.Н., Прокофьева И.Г. Дыхание у кошки после разрушения дорсального дыхательного ядра. // Физиол. журн. СССР. -1990. Т. 76. №5. - С. 571 - 579.

116. Якунин В.Е. Функциональная организация медиальных илатеральных ядер дыхательного центра и нейронные механизмы их взаимодействия: Автореф. дисс. д.м.н. Казань, 1987. - 36с.

117. Якунин В.Е., Якунина C.B. Нейроанатомическая и функциональная организация пре-Бетцингера комплекса у кошек // Росс, физиол. журн. им. ИМ. Сеченова. 1998. - Т. 84. № 11. - С. 1278-1287.

118. Якунина СВ. Нейронная организация Пре-ВОТ комплекса и центра Миславского Питтса и их роль в формировании дыхательного ритма: Автореф. дисс. к.б.н. - Казань, 1997. - 23с.

119. Alvares-Maubecin V., Garcia-Hernandes F., Williams J.T., et al. Functional coupling between neurons and glia // J. Neurosci. 2000. Vol. 20. P. 4091^1098.

120. Al-Zubaidy Z.A., Erickson R.L., Greer J.J. Serotoninergic and noradrenergic effects on respiratory neural discharges in the medullary slice preparation of neonatal rats // Pflugers Arch. 1996. Vol. 431. No 6. P. 942949.

121. Arata A., Onimaru H., Homma I. Possible synaptic connections of expiratory neurons in the rostral ventrolateral medulla of newborn rat brain stem-spinal cord preparation in vitro (Abstract) // Jpn. J. Physiol. 1995. Vol. 45. Suppl. 2. P. S 270.

122. Arata A., Onimaru H., Homma I. The adrenergic modulation of firings of respiratory rhythm-generatig neurons in medulla-spinal cord preparation from newborn rat // Exp. Brain Res. 1998. Vol. 119. P. 399-408.

123. Averill D.B., Cameron W.E., Berger A.J. Monosynaptic excitation of dorsal medullary respiratory neurons by slow ly adapting pulmonary stretch receptors // J. Neurophysiol. 1984. V. 52, N 4. P. 771-785.

124. Bach K.B., Mitchell G.S. Hypercapnia-induced long-term depression of respiratory activity requires alpha2-adrenergic receptors // J. Appl. Physiol. 1998. Vol. 84. P. 2099-2105.

125. Backman S.B., Anders C., Ballantyne D. et al. Evidence for a monosynaptic connection between alowly adapting pulmonary stretch receptor afferents and inaspiratiry beta neurones // Pflugers Arch. 1984. V.402,N2.-P. 129-136.

126. Ballantyne D., Richter D.W. The non-uniform character of excitatory synaptic activity in expiratory bulbospinal neurones of the cat // J. Physiol. (Lond.). 1986. Vol. 370. P. 433-456.

127. Ballantyne D., Schied P. Central chemosensitivity of respiration: a brief overview // Respir. Physiol. 2001. Vol. 129. P. 5-12.

128. Bassal M., Bianchi A.L. Inspiratory onset or termination induced by electrical stimulation of the brain // Respir. Physiol. 1982. Vol. 50. P. 23-40.

129. Ben-Tal A, Smith J.C. A model for control of breathing in mammals: coupling neural dynamics to peripheral gas exchange and transport // J Theor Biol. 2008. Vol. 251. No. 3. P. 480-497.

130. Berger A.J. Dorsal respiratory group neurons in the medulla of cat: spinal projection responses to lung inflation and superior laryngeal nerve stimulation E// Brain res. 1977. V. 135. N 2. P. 231-254.

131. Berger A.J., Mitchell R.A., Severinghaus J.W. Regulation of respiration // Engl. Journ. Med. 1977. V. 297, N 2. P. 92-97.

132. Berger A.J. Properties of medullary respiratory neurons // Fed. Proc. 1981. V. 40, N 9. P. 2778-2783.

133. Bianchi A.L. Localisation et etude des neurons respiratoires bulbaires. Mise en jeu antodromique par stimulation spinale ou vagale // J. Physiol. 1971. V. 63, N1.-P. 5-40.

134. Bianchi A.L. Modalités de déchargé et propriétés anatomo-functionnelles des neurons respiratoires bulbaires // Physiol. Paris, 1974. V. 68.-P. 555-587.

135. Bianchi A.L., Barillot I.C. Activity of medullary respiratory neurones during reflexes from the lung in cats // Respir. Physiol. 1975. V. 25, N 3. P. 335-352.

136. Bianchi A.L., Grelot L., Iscoe S., Remmers J.E. Respiratory neuronesin the ventrolateral aspects of the rostral medulla oblongata in the decerebrate cat: an interacellular study // J. Physiol. 1988. V. 406. P. 109-118.

137. Bianchi A.L., Denavit-Saubie M., Champagnat J. Central control of breathing in mammals: neuronal circuitry, membrane properties, and neurotransmitters // Physiol Rev. 1995. Vol. 75. No 1. P. 1-45.

138. Bing I., Cié X., Zheng J.-L., et al. Effects of Ml and M2 receptor agonists and blokers on dog respiration // Acta Pharmacol. Cin. 1996. Vol. 17. No 3. P. 267-270.

139. Biscoe T.J., Sampson S.R. Responses of cells in the brain stem of the cat to stimulation of the sinus, glossopharyngeal, aortic and superior laryngeal nerves // Ibid. 1970. V. 209, N 2. P. 359-373.

140. Bolser D.C., Baekey D.M., Morris K.F., et al. Responses of putative nucleus tractus solitarius (NTS) interneurons in cough reflex pathways during laryngeal and tracheobronchial cough (Abstract) // FASEB J. 2000. Vol. 14. P. 644.

141. Bongianni F., Mutolo D., Carfi M., et al. Respiratory neuronal activity during apnoea and poststimulatory effects of laryngeal origin in the cat // J. Appl. Physiol. 2000. Vol. 89. P. 917-925.

142. Botros S.M., Bruce E.N. Neural network implementation of a three-phase model of respiratory rhythm generation // Biol. Cybern. 1990. Vol. 63. P. 143-153.

143. Bou-Flores C., Berger A.J. Gap junctions and inhibitory synapses modulate inspiratory motoneuron synchronization // J. Neurophysiol. 2001. Vol. 85. P. 1543-1551.

144. Bradley G.W., Euler C. von, Marttila I., Roos B. A model of the central and reflex inhibition of inspiration in the cat // Biol. Cybernet. 1975. V. 19.-P. 105-116.

145. Braynt T.H., Yoshida S., De Castro D., et al. Expiratory neurons of the Botzinger complex in the rat: a morphological study followingintracellular labeling with biocytin // J. Compar. Neurol. 1993. Vol. 335. P. 267-282.

146. Broussard D.L., Altschuler S.M. Brainstem viscerotopic organization of afferents and efferents invoved in control of swallowing // Am. J. Med. 2000. Vol. 108. Suppl. 4a. P. S 79-S 86.

147. Burns B.D., Salmoiraghi G.C. Repetitative firing of respiratory neurones during their burst activity // J. Neurophysiol. 1960. Vol. 23. No 1. P. 27-46.

148. Burton M.D., Nouri M., Kazemi H. Acetylcholine and central respiratory control: perturbations of acetylcholine synthesis in the isolated brainstem of the neonatal rat // Brain Res. 1995. Vol. 670. P. 39-47.

149. Busselberg D., Bishoff A.M., Paton J.F.R., et al. Reorganization of respiratory network activity after loss of glycinergic inhibition // Pflugers Arch. Eur. J. Physiol. 2001. Vol. 441. P. 444-449.

150. Butera R.J., Rinzel J., Smith J.C. Models of respiratory rhythm generation in the pre-Botzinger complex. I. Bursting pacemaker neurons // J. Neurophysiol. 1999. Vol. 81. P. 382-397

151. Butera R.J., Rinzel J., Smith J.C. Models of respiratory rhythm generation in the pre-Botzinger complex. II. Populations of coupled pacemaker neurons // J. Neurophysiol. 1999. Vol. 81. P. 398-415.

152. Bystrzyka E. Afferent projections to the dorsal and ventral respiratory nuclei in the medulla oblongata of the cat studied by the horseradish peroxidase technique // Brain Res. 1980. V. 185. P. 59-66.

153. Camerer H., Richter D., Rohring H., Meesman M. Lung stretch receptor inputs to Rp neurons: a model for respiratory gating // Cent Nerv. Cont. Mech. Preath Proc. Int. Symp. Stockholm, 1978. Oxford l.a. 1979. P 233-238.

154. Carcassi A.M., Concu A., Decandier M. Respiratory responses to stimulation of large fibers afferent from muscle receptors in cats // Pflugers

155. Aroch. 1983 V. 399 P. 309-314.

156. Chan J.Y., Chan S.H., Ong B.T. Anatomic connection between nucleus reticularis and some medullary cardiovascular sites in the rat // Neurosci. Lett. 1986. V. 71, N 3. P. 277-282.

157. Chang F.-C.T., Foster R.E., Beers E.T., et al. Neurophysiological concomitants of soman-induced respiratory depression in awake, behaving guinea pigs // Toxicol. Appl. Pharmacol. 1990. Vol. 102. P. 233-250.

158. Chen Z., Eldridge F.L., Wagner P.G. Respiratory associated rhythmic firing of midbrane neurones in cats: relation to level of respiratory drive // J. Physiol. (Lond.). 1991. Vol. 437. P. 305-325.

159. Chitravanshi V.C., Sapru H.N. Phrenic nerve responses to chemical stimulation of the subregions of ventral medullary neuronal group in the cat // Brain Res. 1999. Vol. 821. No 2. P. 443^160.

160. Cohen M. Neurogenenesis of respiratory rhythm in mammals. Physiol. Rev. 1979. Vol. 59. P. 1105-1173.

161. Cohen M.I., Huang W.X., Barnhardt R., et al. Timing of medullary late-inspiratory neuron discharges: vagal afferent effects indicate possible offswitch // J. Neurophysiol. 1993. Vol. 69. P. 1784-1787.

162. Connelly C., Dobbins E., Feldman J. Pre-Botzinger complex in cats respiratory neuronal discharge patterns // Brain Res. 1992. Vol. 590. P. 337340.

163. Cottle M.K. Degeneration studies of primary afferents of IX th and X th cranial nerves in the cat // J. Comp. Neurol. 1964. V. 122, N 3. P. 329345.

164. Cream C., Li A., Nattie E. The retrotrapezoid nucleus (RTN): local cytoarchitecture and afferent connections // Respir. Physiol. & Neurobiol. 2002. Vol. 130. P. 121-137.

165. Davis J.G.M., Kirkwood P.A., Sears T.A. The detection of monosynaptic connections from inspiratory bulbospinal neurones toinspiratory motoneurones in the cat // J. Physiol. (Lond.). 1985. Vol. 368. P. 33- 62.

166. Davis R. O., Kubin L., Pack A.I., Pulmonary stretch receptor relay neurones of the cat: Location and contralateral medullary projections. // J. Physiol. 1987. Vol. 383. P. 571 585.

167. De Castro D., Lipski J., Kanjhan R. Electrophysiological study ofdorsal respiratory neurons in the medulla oblongata of the rat // Brain Res. 1994. Vol. 639. P. 45-56.

168. Dean J., Kinkade E., Putnam R. Cell-cell coupling in C02/H+-excited neurons in brainstem slices //Respir. Physiol. 2001. Vol. 129. P. 83-100.

169. Del Negro C.A., Johnson S.M., Butera R.J., et al. Models of respiratory rhythm generation in the pre-Botzinger complex. III. Experimental tests of model prediction // J. Neurophysiol. 2001. Vol. 86. P. 59-74.

170. Del Negro C., Koshiya N., Butera R.J., et al. Persistent sodium current, membrane properties and bursting behavior of pre-Botzinger complex inspiratory neurons in vitro // J. Neurophysiol. 2002. Vol. 88. P. 2242-2250.

171. Del Negro C.A., Wilson C.G., Butera R.J., et al. Periodicity, mixed-mode oscillations, and quasiperiodicity in a rhythm-generating neural network //Biophysical J. 2002. Vol. 82. P. 206-214.

172. Del Negro C.A. Sodium and calcium current-mediated pacemaker neurons and respiratoryrythm generation / C.A. Del Negro et al. // Neurosci. -2005.-V. 25.-P. 443-453.

173. Di Pasquale E., Monteau R., Hilaire G. Endogenous serotonin modulates the fetal respiratory rhythm: an in vitro study in the rat // Dev. Brain Res. 1994. Vol. 80. No 1-2. P. 222-232.

174. Dobbins E., Feldman J. Brainstem network controlling descending drive to phrenic motoneurons in rat // J. Comp. Neurol. 1994. Vol. 347. P. 64— 86.

175. Duffin J., Douse M.A. Botzinger complex expiratory neurones inhibit propriobulbar decrementing inspiratory neurones //Neuroreport. 1993. Vol. 4. P. 1215-1218.

176. Duffin J., van Alphen J. Bilateral connections from ventral group inspiratory neurons to phrenic motoneurons in the rat determined by cross-correlation. // Brain Res. 1995. Oct. 2; 694 (1 2): 55 - 60.

177. Duffin J., Tian G.-F., Peever J.H. Functional synaptic connectionsamong respiratory neurons // Pespir. Physiol. 2000. Vol. 122. P. 237-246.

178. Dunin-Barkovski W.L., Larionova N.P. Computer stimulation of the cerebellar cortex compartment. 1. General principles and properties of a neural net // Biol. Cybernetics. 1985. Vol. 51. No 6. P. 399-406.

179. Dutschmann M., Paton J.F.R. Glycinergic inhibition is essential for co-ordinating cranial and spinal respiratory motor outputs in the neonatal rat // J. Physiol. 2002. Vol. 543. P. 643-653.

180. Dutschmann M., Morschel M., Kron M., et al . Development of adaptive behavior of the respiratory network: implications for the pontine Kolliker-Fuse nucleus // Respir. Physiol. Neurobiol. 2004. Vol 143. No 2-3. P. 155-165.

181. Dwinell M.R., Huey K.A., Powell F.L. Chronic hypoxia induces changes in the central nervous system processing of arterial chemoreceptor input // Adv. Exp. Med. Biol. 2000. Vol. 475. P. 477-484.

182. Eldridge F.L. Central modulation of inspiratory and expiratory stimulations of the carotid body and carotid sinus nerve // Cent. Interact. Respir. Cardiovasc. Contr. Syst., Berlin, 1980. P. 188-194.

183. Ellenberger H.H. Nucleus ambiguus and bulbospinal ventral respiratory group neurons in the neonatal rat // Brain Res. 1999. Vol. 50. No l.P. 1-13.

184. Eskov V.M., Zaslavsky B.G. Periodical activity of respiratory neuron network // Neural Network World. 1993. No 4. P. 425-442.

185. Eskov V.M. Models of hierarchical respiratory neuron networks // Neural Comput. 1996. No 11. P. 203-226.

186. Eskov V.M. Compartmental theory of the respiratory neuron networks with a simple structure // Neural Network World. 1998. No 3. P. 353-364.

187. Eskov, V.M. Identification of stationary and unstationary regimes of respiratory neuron with computer using / V.M. Eskov, S.V Kulaev, U.M. Popov // Proceeding of international conference on modeling and simulation (Minsk, Belarus). 2004. - P. 62-65.

188. Eugenin J., Nicholls J.G. Chemosensitivity and cholinergic stimulation of fictive respiration in isolated CNS of neonatal opossum // J. Physiol. (Lond.). 1997. Vol. 501. No 1. P. 425-437.

189. Euler C., Hayward J., Marttila J. Respiratory neurons of the ventrolateral nucleus of the solitary tract of the cat: vagal input spinal connections and morphological identification. Brain Res., 1973, V. 61, 1, P. 1 -22.

190. Euler C., Hayward J., Marttila J., Wyman R. The spinal connection of the inspiratory neurons of the ventrolateral nucleus of the cat's tractus solitaries. Brain Res., 1973, V. 61, 1, P. 23 33.

191. Euler C. von. Rhythmogenesis and pattern control during breathing. // Acta physiol. Scand. 1985. Suppl., #542. P. 32 60.

192. Euler C., von. Principles of physiological models of respiratory driveand rhythmogenesis // J. Auton. Nerv. Syst. 1986. Suppl. P. 53-62.

193. Euler C. von. Brain stem mechanisms for generation and control of breathing pattern. // Handb. Physiol. Sect. 3. The respirat syst. Bethesda. 1986. V. 2. P. 1-67.

194. Ezure K., Manabe M. Decrementing expiratory neurons of the

195. Botzinger complex. II. Direct inhibitory synaptic linkage with ventral respiratory group neurons // Exp. Brain Res. 1988. Vol. 72. P. 156-166.

196. Ezure K. Synaptic connections between medullary respiratory neurons and considerations on the genesis of respiratory rhythm // Prog. Neurobiol. 1990. Vol. 35. P. 429-450.

197. Ezure K., Tanaka I. Pump neurons of the solitary tract project widely to the medulla //Neusci. Lett. 1996. Vol. 215. P. 123-126.

198. Ezure K., Tanaka I., Saito Y., et al. Axonal projections of pulmonary slowly adapting receptor to relay neurons in the rat // J. Comp. Neurol. 2002. Vol. 446. No 1. P. 81-94.

199. Fedorko L., Hoskin R.W., Duffm J. Projections from inspiratory neurons of the nucleus retroambigualis to phrenic motoneurons in the cat // Exp. Neurol. 1989. Vol. 105. P. 306-310.

200. Feldman J.L., Mitchell G.S., Nattie E.E. Breathing: rhythmicity, plasticity, chemosensitivity // Annu. Rev. Neurosci. 2003. Vol. 26. P. 239266.

201. Feldman J.L., Smith J.C., Ellenberger H.H., Connelly C.A., Liu G., Greer J.J., Lindsay D., Otto .R. Neurgenesis of respiratory rhythm and pattern: emerging concepts. // Am. J. Physiol. 1990. V. 259. - P. R879 -R886.

202. Fong A.Y., Jeffrey T.P. Neurokinin receptors modulate the excitability of expiratory neurons in the ventral respiratory group // J Neurophysiol. 2008. Vol 99. P. 900-914.

203. Forster H.V., Pan L.G., Lowry T.F., et al. Breathing of awake goats during prolonged dysfunction of caudal ventrolateral medullary neurones // J. Appl. Physiol. 1998. Vol. 84. P. 129-140.

204. Funk G.D., Johnson S.M., Smith J.C., et al. Functional respiratoryrhythm generating networks in neonatal mice lacking NMDAR1 gen // J. Neurophysiol. 1997. Vol. 78. No 6. P. 1414-1420.

205. Gaytan S.P., Calero F., Nunez-Abades P.A., Morillo A.M., Pasaro R. Pontomedullary efferent projections of the ventral respiratory neuronal subsets of the rat; Brain Res. 1997, Bull. 42, pp. 323-334.

206. Glass L. Synchronization and rhythmic processes in physiology // Nature. 2001. Vol. 410. P. 277-284.

207. Gottschalk A., Ogilvie M.D., Richter D.W., et al. Computational aspects of the respiratory pattern generator // Neural Comput. 1994. Vol. 6. P. 56-68.

208. Gray P.A., Janczewski W.A., Mellen N., et al. Normal breathing requires pre-Botzinger complex neurokinin-1 receptor-expressing neurons // Nat. Neurosci. 2001. Vol. 4. P. 927-930.

209. Gulemetova R., Kinkead R. Serotonergic modulation of respiratory neural activity during tadpole development (Abstracts) // Respir. Res. 2001. Vol.2. Suppl. 1. S. 31-32.

210. Guner I., Yelmen N., Sahin G., et al. The effect of intracerebroventricular dopamine administration on the respiratory response to hypoxia // Tohoku J. Exp. Med. 2002. Vol. 196. № 4. P. 219-230.

211. Guyenet P.G., Sevigny C.P., Weston M.C., et al. Neurokinin-1 receptor-expressing cells of the ventral respiratory group are functionally heterogenous and predominantly glutamatergic // J. Neurosci. 2002. Vol. 22. P. 3806-3816.

212. Gwyn D.G., Wilkinson P.H., Leslie R.A. The ultrastructural identification of vagal terminals in the solitary nucleus of the cat after anterograde labelling with horseradish peroxidase // Neurosci. Lett. 1982. V. 28, N1. P. 139-143.

213. Haji A., Okazaki M., Yamazaki K., Takeda R. Physiological properties of late inspiratory neurons and their possible involvement ininspiratory off-switching in cats; J. Neurophysiol. 2002, 87, pp. 1057-1067.

214. Haken H. Synergetics // Brain Proc. Int. Sympos. Berlin, 1983. P. 325.

215. Harris M.B., Milsom W.K. The influence of NMDA receptor-mediated processes on breathing pattern in ground squirrels // Respir. Physiol. 2001. Vol. 125. P. 181-197.

216. Hilaire G., Monteau R. , Gauthier P., et al. Functional significance of the dorsal respiratory group in adult and newborn rats: in vivo and in vitro studies//Neurosci. Lett. 1990. Vol. 111. P. 133-138.

217. Hilaire G., Duron B. Maturation of the mammalian respiratory system // Physiol. Rev. 1999. Vol. 79. No 2. P. 325-360.

218. Hilaire G., Psaro R. Genesis and control of the respiratory rhythm in adult mammals //News Physiol. Sci. 2003. V. 18. №1. P.219.

219. Huang R.Q., Erlichman J.S., Dean J.B. Cell-cell coupling between CCVexcited neurons in the dorsal medulla oblongata // Neurosci. 1997. Vol. 80. P. 41-57.

220. Huang Z.-G., Subramanian S.H., Bainave R.J., et al. Role of periaqueductal gray and nucleus tractus solitarius in cardiorespiratory function in the rat brainstem // Respir. Physiol. 2000. Vol. 120. No 3. P. 185195.

221. Hyde T., Knable M., Murray A. Distribution of dopamine D1-D4 receptor subtypes in human dorsal vagal complex // Synapse. 1996. Vol. 24. No 3. P. 224-232.

222. Inyushkin A.N. Effects of thyroliberin on membrane potential and the pattern of spontaneous activity of neurons in the respiratory center in "in vitro" studies in rats // Neurosci. Behav. Physiol. 2004. Vol. 34. No 5. P. 445451.

223. Iscoe S., Vanner S. Respiratory periodicity followiny stimulation of vagal afferents // Can. J.Physiol, and Pharmacol. 1980. V. 58, N 7. P. 823829.

224. Iscoe S., Grelot L., Bianchi A. Responses of inspiratory neurons of the dorsal respiratory group to stimulation of expiratory muscle and vagal afferents / Iscoe Steve, Grelot Laurent, Bianchi Armand L. // Brain Res. 1990. V. 507, N2.-P. 281-288.

225. Johnson S.M., Getting P.A. Electrophysiological properties of neurons within the nucleus ambiguus of adult guinea pigs // J. Neurophysiol. 1991. Vol.66. P. 744-761.

226. Johnson S.M., Koshiya N., Smith J.C. Isolation of the kernel for respiratory rhythm generation in a novel preparation: the pre-Botzinger complex "island" //J. Neurophysiol. 2001. Vol. 85. P. 1772-1776.

227. Kalia M. Neuroanatomical organization of the respiratory centres // Feber. Proc. 1977. V. 36, P. 2405 2411.

228. Kalia M., Feldman J., Cohen M. Afferent projection to the inspiratory neuronal region of ventrolateral nucleus of the tractus solitaries in the cat. Brain Res., 1979, V. 171, P. 135-141.

229. Kalia M., Mesulam M.M. Brain stem projection of sensory and motor components of the vagus complex in the cat. I. The cervical vagus and nodose ganglion // J. Conp. Neurol. 1980 a.V. 193, N 3. P. 435-465.

230. Kalia M., Mesulam M.M. Brain stem projection of sensory and motor components of the vagus complex in the cat. Laryngeal, tracheobranchial, pulmonary, cardiac and gastrointestinal branches // Ibid. 1980 b. V. 193, N 3. P. 467-508.

231. Kalia M. Anatomical organization of central respiratory neurons // Annu. Rev. Physiol. 1981. Vol. 43. P. 105-120.

232. Kline D.D., Takacs K.N., Ficlcer E., et al. Dopamine modulates synaptic transmission in the nucleus of the solitary tract // J. Neurophysiol. 2002. Vol. 88. P. 2736-2744.

233. Koizumi H., Wilson C.G., Wong S., Yamanishi Т., Koshiya N., Smith J.C. Functional imaging, spatial reconstruction, and biophysical analysis of a respiratory motor circuit isolated in vitro // J Neurosci. 2008. Vol. 28. No 10. P. 2353-65

234. Koshiya N., Guyener P.G. NTS neurons with carotid chemoreceptor inputs arborize in the rostral ventrolateral medulla. // Am. J. Physiol 1996 Jun; 270 (6 Pt 2): R 1273-8.

235. Koshiya N., Smith J.C. Neuronal pacemaker for breathing visualizedin vitro // Nature. 1999. Vol. 400. P. 360-363.

236. Kubin L., Davies R.O. Bilateral convergence of pulmonary stretch receptor inputs on I neurons in the cat // "J. Appl. physiol." 1987. V. 62, N 4.-P. 1488-1496.

237. Laszlo E. The Age of Bifurcation / E. Laszlo //New York: Gordon and1. Breach.-1991.- 117 p.

238. Laszlo E. The Systems View of the World. Cresskill (NJ): Hampton Press, 1996.

239. Li Y.M., Shen L., Peever J.H., et al. Connections between respiratory neurones in the neonatal rat transverse medullary slice studied with cross-correlation // J. Physiol. 2003. Vol. 549. No 1. P. 327-332.

240. Li Z., Morris K.F., Baekey D.M., et al. Multimodal medullary neurons and correlational linkages of the respiratory network // J. Neurophysiol. 1999. Vol. 82. P. 188-201.

241. Liao G.S., Kubin L., Galante R.J., Fishman A.P., Pack A.I. Respiratory activity in the facial nucleus in an in vitro brainstem of tadpole, Rana catesbeiana. // J. of Physiology 1996. - V. 492. - N2. - P. 529 - 544.

242. Lieske S.P., Thoby-Brisson M., Telgkamp P., et al. Reconfiguration of the neural network controlling multiple breathing patterns: eupnea, sighs and gasps //Nat. Neurosci. 2000. Vol. 3. P. 600-607.

243. Lin C.Y., Hwang J.C. Responses of respiratory modulated facial nerve activity to activation of the ventrolateral subarea of the nucleus of the tractus solitarius. // Chin J Physiol 1994;37(4): 185-91.

244. Lindsey B.G., Arata A., Morris K.F., et al. Medullary raphe neurones and baroreceptor modulation of the respiratory motor pattern in the cat // J. Physiol. (Lond.). 1998. Vol. 512. P. 863-882.

245. Lindsey B.G., Morris K. F., Segers L. S., and Shannon, R. Respiratory neuronal assembles. Resp. Physiol. 2000. Vol. 122 P. 183-196,.

246. Lipski J., Merrill E.G. Electrophysiological demonstration of the projection from expiratory neurones in rostral medulla to contralateral dorsal respiratory group // Brain Res. 1980. V. 197. P. 521-524.

247. Lipski J., Bektas A., Porter R. Short latency inputs to phrenic motoneurones from the sensorimotor cortex in the cat // Exp. Brain Res. 1985. Vol. 177. P. 1-11.

248. Liu Z., Chen C.Y. Bonham A.C. Frequency limits on aortic baroreceptor input to nucleus tractus solitarii // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2000. Vol. 278. P. H577-H585.

249. Loeschcke H.H. Central chemosensitivity and reaction theory // J. Physiol. 1982. Vol. 332. P. 1-24.

250. Loos N., Haouzi P., Marchal F. Mechanisms of ventilatory inhibition by exogenous dopamine in cats // J. Appl. Physiol. 1998. Vol. 84. No 4. P. 1131-1137.

251. Manabe M., Ezure K. Decrementing expiratory neurons of the Botzinger complex. I. Response to lung inflation and axonal projection // Exp. Brain Res. 1989. V. 72, N 1. P. 150-158.

252. Matsumoto S. Effects of vagal stimulation and carotid body chemoreceptor stimulating agents on phrenic nerve activity in vagotomized rabbits // Arch. Int. Pharmacodin. Ther. 1982. Vol. 256. No 1. P. 85-96.

253. Mendelovitz D. Super laryngeal neurons directly excite cardiac vagal neurons within nucleus ambiguus // Brain Res. Bull. 2000. Vol. 51. No 2. P. 135-138.

254. Merrill E.G. The lateral respiratory neurons of the medulla: their association with nucleus ambiguus, nucleus retroambigualis, the spinal accessory nucleus and the spinal cord // Brain. Res. 1970. Vol. 24. P. 11-28.

255. Merrill E.G., Lipski J. Inputs to intercostal motoneurons from ventrolateral medullary respiratory neurons in the cat // J. Neurophysiol. 1987. Vol. 57. P. 1837-1853.

256. Meyrand P., Simmers J., Moulins M. Construction of a pattern-generating circuit with neurons of different network // Nature. (Lond.). 1991. Vol. 351. P.60-63.

257. Miller A.D., Nonaka S., Lakos S.F., et al. Diaphragmatic and external intercostal muscule control during vomiting: behavior of inspiratory bulbospinal neurons // J. Neurophysiol. 1990. Vol. 63. P. 31-36.

258. Miller E.K., Cohen J.D. An integrative theory of prefrontal cortex function // Annu. Rev. Neurosci. 2001. Vol. 24. P. 167-202.

259. Mitchell G., Douse M. Receptor interactions in modulating respiratory rhythm // 31 Int. Contr. Physiol., Sci. Helsinki, 1989: Abstr. Oulu, 1989. -122 p.

260. Mitchell G.S., Johnson S.M. Neuroplasticity in respiratory motor control // J. Appl. Physiol. 2003. Vol. 94. P. 358-374.

261. Monteau R., Di Pasquale E., Hilaire G. Further evidence that various 5-HT receptors subtypes modulate central respiratory activity: in vitro studies with SR46349B // Eur. J. Pharmacol. 1994. Vol. 259. P. 71-74.

262. Morrell M.J., Heywood P., Moosavi S.H., et al. Central chemosensitivity and breathing asleep in unilateral medullary lesion patients: comparisons to animal data// Respir. Physiol. 2001. Vol. 129. P. 269-277.

263. Morris K.F., Baekey D.M., Nuding S.C., et al. Invited review: neural network plasticity in respiratory control // J. Appl. Physiol. 2003. Vol. 94. P. 1242-1252.

264. Mutolo D., Bongianni F., Carfi M., et al. Respiratory changes induced by kainic acid lesions in rostral ventral respiratory group of rabbits // Am. J. Physiol. (Regul. Integrative. Comp. Physiol.). 2002. Vol. 283. No 1. P. 227242.

265. Nattie E., Li A. Bicuculline dialysis in the retrotrapezoid nucleus (RTN) region stimulates breathing in the awake rat // Respir. Physiol. 2001. Vol. 124. P. 179-193.

266. Nunez-Abades P., Pasaro R., Bianchi A. Study of the topographycal distribution of different populations of motoneurons within rat's nucleus ambiguus, by means of four different flurochromes //Neurosci. Lett. 1992. Vol. 135. P.103-107.

267. Okada Y., Chen Z.B., Jiang W.H., et al. Anatomical arrangement of hypercapnia-activated cells in the superficial ventral medulla of rats // J. Appl. Physiol. 2002. Vol. 93. P. 427-439.

268. Onimaru H. Studies of the respiratory centre using isolated brainstem-spinal cord preparation // Neurosci. Res. 1995. Vol. 21. No 3. P. 183-190.

269. Onimaru H., Homma I. Development of the rat respiratory neuron network during the late fetal period // Neurosci. Res. 2002. Vol. 42. P. 209215.

270. Onimaru H., Homma I. A nodel functional neuron group for respiratory rhythm generation in the ventral medulla // J. Neurosci. 2003. Vol. 23. No 4. P. 1478-1486.

271. Orani G.P., Decandier M. Attivazione delly unita motorie respiratorie mediante stimolazione delle afferenze dei muscoli sheletrici // Boll. Soc. Ital biol. sper. 1988. V. 64, N 7. P. 647-653.

272. Otake K., Ssaki H., Ezure K. Axonal projections from Botzinger expiratory neurons to contralateral ventral and dorsal respiratory groups in the cat // Exp. Brain Res. 1988. V. 72. P. 167-177.

273. Pack A.I. Sensory inputs ti the medulla // Annu. Rev. Physiol. V. 43, Polo Alto, Calif. 1981. P. 73-90.

274. Pagliardini S., Ren J., Greer J.J. Ontogeny of the pre-Botzinger complex in perinatal rats // J. Neurosci. 2003. Vol. 23. No 29. P. 9575-9584.

275. Pantaleo T., Bongianni F., Mutolo D. Central nervous mechanisms of cough // Pulmonary Pharmacology & Therapeuties. 2002. V. 15. P. 227.

276. Pasaro R., Portillo F., Delgado G. Characterization of afferent projections to medullary respiratory nuclei in the cat // Neurosci. Lett. 1985. Suppl, N 22. P. 112-118.

277. Paton J., Richter D. Maturational changes in the respiratory rhythm generator of the mouse // Eur. J. Physiol. 1995. Vol. 430. P. 115-124.

278. Paton J.F. Pattern of cardiorespiratory afferent convergence to solitary tract neurons driven by pulmonary vagal C-fiber stimulation in the mouse // Am. J. Neuro-physiol. 1998. V. 79. R. 2365.

279. Peever J.H., Shen L., Duffin J. Respiratory pre-motor control of hypoglossal motoneurones in the rat // Neurosci. 2002. Vol. 110. P. 711-722.

280. Porter R. Unit responses evoked in the medulla oblongata by vagus nerve stimulation // Ibid. 1963. V. 168, N 3. P. 717-735.

281. Ramirez J.-M., Richter D.W. The neuronal mechanisms of respiratory rhythm generation. // Curr. Opin. Neurobiol. 1996. V. 6. P. 817 825.

282. Ramirez J.M., Telgkamp P., Elsen F.P., et al. Respiratory rhythmgeneration in mammals: synaptic and membrane properties // Respir. Physiol. 1997. Vol. 110. P. 71-85.

283. Ramirez J.M., Zuperku E.J., Alheid G.F., et al. Respiratory rhythm generation: converging concept from in vitro and in vivo approaches? // Respir. Physiol. Neurobiol. 2002. Vol. 131. P. 43-56.

284. Reinoso-Suares F. Topographscher hirnatlas der katz fur experimental physiologische Untersuchungen. Darmstadt, 1961.

285. Rekling J.C., Feldman J.L. Calcium-dependent plateau potentials in rostral ambiguus neurons in the newborn mouse brain stem in vitro // J. Neurophysiol. 1997. Vol. 78. P. 2483-2492.

286. Rekling J.C., Shao X.M., Feldman J.L. Electrical coupling and excitatory synaptic transmission between rhythmogenic respiratory neurons in the pre-Botzinger complex // J. Neurosci. 2000. Vol. 20. P. RC113.

287. Remmers J.E., Torgerson C., Harris M., et al. Evolution of central respiratory chemoreception: a new twist on an old story // Respir. Physiol. 2001. Vol. 129. P. 211-217.

288. Ren J., Greer J.J. Ontogeny of rhythmic motor patterns generated in the embryonic rat spinal cord // J. Neurophysiol. 2003. Vol. 89. P. 11871195.

289. Richter D.W. Generation and maintenance of the respiratory rhytim // J. exp. Biol. 1982. V. 100/ P. 93-107.

290. Richter D.W., Ballanyi K., Schwarzacher S.W. Mechanisms of respiratory rhythm generation // Curr. Opin. Neurobiol. 1992. Vol. 281 P. 788-793.

291. Richter D.W., Mironov S.L., Busselberg D., et al. Respiratory rhythm generation: plasticity of a neuronal network // Neuroscientist. 2000. Vol. 6. P. 188-205.

292. Richter D.W., Spyer K.M. Studing rhythmogenesis of breathing: comparison of in vivo and in vitro models // Trends Neurosci. 2001. Vol. 24. P. 464-472.

293. Rubio J.E. A new mathematical model of the respiratory center // Bull. Math. Biophys. 1972. Vol. 34. No 3. P. 467-481.

294. Ruizpesini P., Tome E., Balaquer L, Romano J., Yllera M. The projections to the medulla of neurons innervating the carotid sinus in the dog // Brain Res. 1995. V. 37., P. 41 46.

295. Rybak I.A., Paton J.F.R., Schwaber J.S. Modeling neural mechanisms for genesis of respiratory rhythm and pattern. III. Comparison of model perfomances during afferent nerve stimulation // J. Neurophysiol. 1997. Vol. 77. P. 2027-2039.

296. Rybak I.A., St. John W.M., Paton J.F. Models of neuronal bursting behavior: implications for in-vivo versus in-vitro respiratory rhythmogenesis // Adv. Exp. Med. Biol. 2001. Vol. 499. P.159-164.

297. Rybak J.A., Shevtsova N.A., Paton J.F., Dick T.E., St.-John W.M., Morschel M., Dutschmann M. Modeling the ponto-medullary respiratory network // Respir. Physiol. Neurobiol. 2004. V. 143. P. 307.

298. Rybak I.A., Abdala A.P., Markin S.N., Paton J.F., Smith J.C. Spatial organization and state-dependent mechanisms for respiratory rhythm and pattern generation // Brain Res. 2007. Vol. 16. P. 201-220.

299. Saxon D.W., Robertson G.N., Hopkins D.A. Ultrastructure and synaptology of the nucleus ambiguus in the rat: the semicompact and loose formations // J. Comp. Neurol. 1996. Vol. 375. No 1. P. 109-127.

300. Scheibel A.B. The brain stem reticular core and sensory function // Handbook of Physiology. Bethesda, 1984. Section 1: The Nervous System. V.

301. Sensory processes, pt. 1. P. 213-256.

302. Schwarzacher S.W., Wilhem Z., Anders K., et al. The medullary respiratory network in the rat // J. Physiol. (Lond.). 1991. Vol. 435. P. 631644.

303. Schwarzacher S.W., Smith J.C., Richter D.W. Pre-Botzinger complex in the cat// J. Neurophysiol. 1995. Vol. 73. No 4. P. 1452-1461.

304. Sears T.A. Central rhythm generation and spinal integration // Chest 97. 1990. Vol. 3. Suppl. P. S 45-S 51.

305. Selvaratnam S.R., Lipski J., Funk G.D. Postnatal changes in the noradrenergic system modulating hypoglossal motoneurons (Abstracts) // Respir. Res. 2001. Vol. 2 (suppl. 1). P. 35.

306. Shannon R., Baekey D.M., Morris K.F., et al. Functional connectivity among ventrolateral respiratory neurones and responses during fictive cough in the cat // J. Physiol. 2000. Vol. 525. No 1. P. 207-224.

307. Shao X.M., Feldman J.L. Respiratory rhythm generation and synaptic inhibition of expiratory neurons in pre-Botzinger complex: differential roles of glycinergic and GABAergic neural transmission // J. Neurophysiol. 1997. Vol. 77. P. 1853-1860.

308. Shen L., Peever J.H., Duffm J. Bilateral coordination of inspiratory neurones in the rat // Pflugers Arch. 2002. Vol. 443. P. 829-835.

309. Smith J.C., Ellenberger H.H., Ballanyi K., et al. Pre-Botzinger complex: a brainstem region that may generate respiratory rhythm in mammals // Science. 1991. Vol. 254. P. 726-729.

310. Smith J.C., Butera R.J., Koshiya N., et al. Respiratory rhythm generation in neonatal and adult mammals: the hybrid pacemaker network model //Respir. Physiol. 2000. Vol. 122. P. 131-147.

311. Smith J.C., Abdala A.P. L., Koizumi H., Rybak I.A., Paton J.F.R. Spatial and functional architecture of the mammalian brain stem respiratory network: A hierarchy of three oscillatory mechanisms // J Neurophysiol. 2007.Vol. 98. P. 3370-3387.

312. Solomon I.C. Ionotropic excitatory amino acid receptors in pre-Botzinger complex play a modulatory role in hypoxia-induced gasping in vivo //J. ApplPhysiol. 2004. Vol. 96. P. 1643-1650.

313. St-Jacques R., St-John W.M. Transient, reversible apnoea following ablation of the pre-Botzinger complex in rats // J. Physiol. 1999. Vol. 520. No l.P. 303-314.

314. St-John W.M. Medullary regions for neurogenesis of gasping: noeud vital or noeuds vitals? // J. Appl. Physiol. 1996. Vol. 81. No 5. P. 1865-1877.

315. Strogatz S.H. Exploring complex network // Nature. 2001. Vol. 410. P. 268-276.

316. Sun Q., Goodchild A.K., Pilowsky P.M. Firing patterns of pre-Botzinger and Botzinger neurons during hypocapnia in the adult rat // Brain Res. 2001. Vol. 903. P. 198-206.

317. Suzue E.T. Respiratory rhythm generation in the in vitro brainstem-spinal cord preparation of the neonatal rat // J. Physiol. (Lond.). 1984. Vol. 354. P. 173-183.

318. Taylor E. W., Jordan D., CooteJ.H. Central control of the cardiovascular and respiratory systems and their interactions in vertebrates // Physiol. Rev. 1999. V. 79. P. 855.

319. Thoby-Brisson M., Ramires J.-M. Role of inspiratory pacemaker neurons in mediating the hypoxic responses of the respiratory network in vitro // J. Neurosci. 2000. Vol. 20. No 15. P. 5858-5866.

320. Thoby-Brisson M., Cauli B., Champagnat J. et al. Expression of functional tyrosinkinase B receptors by rhythmically active respiratory neurons in the pre-Botzinger complex of neonatal mice // J. Neurosci. 2003. Vol. 23. No 20. P. 7685-7689.

321. Thomas T., Spyer K.M. ATP as mediator of mammalian central C02 chemoreception // J. Physiol. 2000. Vol. 523. No 2. P. 441^47.

322. Tian G.-F., Duffin J. Synchronization of ventral-group, bulbospinal inspiratory neurons in the decerebrate rat // Exp. Brain Res. 1997. Vol. 117. P. 479-487.

323. Tian G.-F., Peever J.H., Duffin J. Botzinger-complex, bulbospinal expiratory neurones monosynaptically inhibit ventral-group respiratory neurons in the decerebrate rat //Exp. Brain Res. 1999. Vol. 124. P. 173-180.

324. Tolentino-Silva F.P, Haxhiu M.A., Waldbaum S., et al Alpha(2)-adrenergic receptor are not required for central hypertensive action of monoxidine in mice // Brain Res. 2000. Vol. 862. P. 26-35.

325. Torgerson C.S., Gdovin M.J., Remmers J.E. Sites of respiratory rhythmogenesis during development in the tadpole // Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Comp. Physiol. 2001. Vol. 280. P. 913-920.

326. Tryba A.K., Pena F., Ramirez J.-M. Stabilization of bursting in respiratory pacemaker neurons // J. Neurosci. 2003. Vol. 23. No 8. P. 35483546.

327. Viemari J.C., Burnet H., Bevengut M., et al. Perinatal maturation of the mouse respiratory rhythm-generator: in vivo and in vitro studies //Eur. J. Neurosci. 2003. Vol. 17. P. 1233-1244.

328. Wallois F., Bodineau L. Macron J., et al. Role of respiratory and nonrespiratory neurones in the region of the NTS in the elaboration of the sneeze reflex in cat // Brain Res. 1997. Vol. 768. P. 71-85.

329. Wang H., Stornetta R.L., Rosin D.L., et al. Neurokinin-1 receptor immunoreactive neurons of the ventral respiratory group in the rat // J. Compar. Neurol. 2001. Vol. 434. P. 128-146.

330. Wang J.J., Irnaten M., Venkatesan P., et al. Synaptic activation of hypoglossal respiratory motoneurones during inspiration in rats // Neurosci. Lett. 2002. Vol. 332. P. 195-199.

331. Widdicombe J.G. Pulmonary and respiratory tract receptors // J. Exp. Biol. 1982. V. 100.-P. 41-57.

332. Yang L., Grace L. A stochastic model for analyzing prevalence surveys of hepatitis antibody / Grace L. Yang, Myron N. Chang // Math. Biosci. 1990. -Vol.98, №2.-P. 15 7-169.

333. Zhang L.-L., Ashwell K.W.S. Development of the cyto- and chemoarchitectural organization of the rat nucleus of the solitary tract // Anat. Embryol. 2001. Vol. 203. P. 265-282.

334. Zheng Y., Umezaki T., Nakazava K., et al. Role of pre-inspiratory neurons in vestibular and laringeal reflexes and in swallowing and vomitig // Neurosci. Lett. 1997. Vol. 225 P. 161-164.

335. Zoungrana O.R., Amri M., Car A., et al. Intracellular activity of motoneurons of the rostral nucleus ambiguus during swallowing in sheep // J. Neurophysiol. 1997. Vol. 77. P. 909-922.