§ 2.4 Хирургическая операция

Для оптического доступа к коре мозга крыс и кошек предварительно фиксировали в стереотаксической установке. Кожные покровы и мышечную ткань удаляли с теменно-затылочной области черепа. Локальное костное кровотечение останавливали воском или прижиганием. Трехмесячным крысам трепанация не требовалась, так как регистрация была возможна через прозрачную кость черепа.

Шестимесячным животным проводили по обстоятельствам краниотомию или утончение кости черепа при помощи аппарата Dremel (MultiPro model 395, Dremel Europe, Нидерланды-Мексика). Трепанационное отверстие у крыс имело диаметр 5мм, у кошек – диаметр 20мм и располагалось своим центром над полем 17. У взрослых животных дополнительно удалялась твердая оболочка мозга.

А)

Б)

Фото 1. Экспериментальные животные в опыте по оптическому картированию: А) крысы; Б) кошки. Трепанационные отверстия закрыты агарозой и покровным стеклом.

Б)

Г)

Трепанационное отверстие заливали агарозой и накрывали покровным стеклом (Фото 1). Для предотвращения высыхания агарозу покрывали защитным слоем. Агароза создаёт идеальную оптическую среду и одновременно пространственно стабилизирует и изолирует от внешних воздействий мозг животного, искусственно «имитируя» кость черепа.

§ 2.5 Снятие зеленого образа

Камера фиксировалась над трепанационным отверстием, которое освещалось зеленым светом с длиной волны 546 нм, что позволяло получить так называемую «сосудистую» карту мозга, т.е. фактически фотографию поверхности коры с расположенными над ней кровеносными сосудами. Фиксация расположения поверхностных сосудов необходима при обработке результатов эксперимента. Полученные таким образом карты позволяют выбрать область интереса для регистрации, свободную от крупных сосудов и видимых артефактов, и сфокусировать камеру под поверхность сосудов на глубину регистрации (800-1000 мкм).

§ 2.6 Параметры освещения

Для регистрации данных используется красный свет с длиной волны 630нм, оптимальная длина волны для различения дезоксигемоглобина и оксигемоглобина. Интенсивность освещения выставляется по верхней границе диапазона чувствительности камеры.

§ 2.7 Параметры стимуляции

Крысы

Проводилась непрерывная скотопическая монокулярная стимуляция одиночной полоской, движущейся сверху-вниз или снизу-вверх с периодом 20 секунд (программа «ContStim»). Такой стимул при последовательном смещении по экрану последовательно активирует нейронные популяции первичной зрительной коры мозга и тем самым выявляет её ретинотопическую организацию. Монитор выставляли латерально по отношению к крысе на расстоянии 30 см.

Также в исследовании по изучению влияния характеристик стимула на силу ответа использовались три градации контраста стимула по отношению к фону: 25, 50 и 100% от максимального значения.

Кошки

Проводилась непрерывная скотопическая монокулярная стимуляция ориентационной решеткой (ориентация менялась в диапазоне 0-360°) с периодом вращения 60 секунд и пространственными частотами 0.2, 0.8 цикл/градус. Использовались 8 градации контраста стимула по отношению к фону: 0, 0.8, 1.4, 6.25, 12.5, 25, 50, 100% от максимального значения.

Стимульный монитор располагался на расстоянии 57 см от глаза животного. Монитор выставляли по расположению проекции центра поля зрения с помощью офтальмоскопии глазного дна. Перед глазом животного помещали корригирующую очковую линзу.

Пространственные решетки, помимо ориентации составляющих их полос, могут быть охарактеризованы пространственной частотой – количеством черно-белых периодов на градус поля зрения. Использование стимулов в виде решёток интересно не только как модель для исследования взаимодействия нескольких элементов стимула, но и как способ изучения чувствительности и избирательности нейронов к пространственным частотам элементов изображения. Такие решетки оптимально активируют поля 17 и 18 зрительной коры кошки. Частота стимуляции подобрана так, что она отличается от частот физиологических циклов (дыхательного, сердечного и вазомоторного)