Горковенко А. В. Дослідження нелінійної динаміки передачі сигналів в системі мотонейрони-м'яз

Робота присвячена вивченню нелінійних ефектів передачі сигналів в системі мотонейрон-м'яз. В дослідах на тваринах проводилося дослідження підпорогової активації спінальних мотонейронів. Аналіз розподілу амплітуд окремих ЗПСП на мембрані мотонейронів в умовах природного збудження м'язових пропріоцепторів в системі рефлексу на розтягнення м'яза надав змогу створити математичну модель сумації поодиноких ЗПСП, що дозволило встановити двохкомпонентний склад викликаної деполяризації. Перший компонент відтворює процес низькочастотної фільтрації збуджуючих постсинаптичних струмів в синапсах, що розташовані на сомі та найближчих дендритах, тоді як другий, в якому неможливо виділити окремі постсинаптичні реакції, відображає інтегральну активність синапсів на віддалених дендритах. Також була вивчена залежність порога генерації потенціалу дії від частоти активності мотонейронів в системі стретч-рефлексу; в більшості клітин спостерігалось підвищення порогів з частотою, але й було зареєстроване їх зменшення. В умовах циклічних змін частоти викликаної активності на окремих її фазах може спостерігатися як позитивна, так і негативна кореляція порога генерації потенціалу дії з частотою. В дослідах на людях вивчалися довільні двосуглобні рухи руки. Було встановлено, що динамічні компоненти ЕМГ, які супроводжують рухи довільного переходу з одної точки операційного простору до іншої, в більшості випадків можуть бути розкладені на окремі компоненти, пов'язані з рухами в окремих суглобах. Центральні команди керування двосуглобними рухами формуються за принципом суперпозиції, тобто вони можуть розкладатися на більш прості, що відповідають командам при виконанні рухів в окремих суглобах. Таким чином, моторний контроль може бути побудований на основі ієрархічної моделі суперпозиції більш простих базових програм руху. Досліди експериментальної моделі взаємодії м'язів-антагоністів показали, що вивчення центральних механізмів рухового контролю неможливе без детальної інформації про гістерезисні ефекти в системі м'язів-антагоністів. В експериментах на наркотизованих котах проведено кількісний аналіз реципрокного та коактиваційного типів активації м'язів-антагоністів штучного суглоба. Встановлено, що реципрокна активація є найбільш придатною для управління, як амплітудою, так і швидкістю рухів в суглобі; коактивація м'язів виявилася найбільш придатною для зменшення впливу ефектів післядії попереднього руху в суглобі та передісторії активації м'язів.