Введение к работе
Актуальность проблемы. Согласно логике классической синаптической парадигмы, для работы нервной системы не требуется нескольких, даже двух медиаторов. В реальной же нервной системе множество медиаторов работают совместно. В попытке логически разрешить «противоречие» между разнообразием эргичности нейронов и представлением о достаточности одного химического посредника для работы нервной системы, были высказаны соображения о том, каким образом это разнообразие участвует в работе нервной сети (Сахаров, 1985, 1990). Кодирование передающих сигналов в такой сети предполагается не посредством синаптических связей нейронов между собой, а наличием рецепторного поля к тому или иному химическому агенту, выделяемому нейроном-передатчиком. Такая передача не требует обязательной локализации всего процесса внутри синапса, т.к. адресация в ней производится не локализацией места передачи, а типом рецепторов к медиатору, расположенных на мембранах нейронов как вблизи, так и в удалении от зоны медиаторного выброса. Известные на сегодня описания элементов такой «несинаптической» передачи в нейрональных сетях конкретных животных пытаются объединить в одной группе феноменов. С другой стороны, синаптической доктрине противоречат феномены, которые относят к экстрасинаптической секреции («объемной передаче», volume transmission, VT) (Zoli,1999; Agnati,2010; Sykova, 2008). Вместе с тем, функции и механизмы экстрасинаптической секреции остаются в целом неясными, методы ее исследования разработаны недостаточно и требуют новых подходов. Необходимо изучение того, как экстрасинаптическая секреция проявляет себя в работе нервных систем реальных животных.
Цель и задачи исследования. Цель работы – выявление механизмов химических несинаптических взаимодействий в работе простой центральной нервной системы (ЦНС). В работе предстояло решить следующие задачи:
-
Разработать методику с использованием биосенсора для регистрации нейроактивных веществ, выделяемых нейронами в нейропиль ганглиев ЦНС моллюска.
-
Выявить участие нейроактивных веществ, действующих по механизму безадресного межнейронального взаимодействия, в работе простой ЦНС моллюска Lymnaea stagnalis.
-
Оценить функциональную значимость и эффективность таких нейроактивных веществ в работе нейронов ЦНС, участвующих в реализации локомоторного поведения моллюска.
-
Выяснить, проявляют ли себя феномены экстрасинаптического межнейронального взаимодействия при генерации нейронами ЦНС моллюска программы фиктивного пищевого поведения.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые системно и в разных модификациях зарегистрированы в режиме реального времени экстраклеточные химические процессы, которые относят к несинаптическим взаимодействиям. С этой целью была применена собственная методическая разработка – биосенсор на основе изолированного нейрона.
Применение нового метода впервые дало возможность визуализировать регистрацию и позволило исследовать несинаптические взаимодействия в интактной, фиктивно работающей нервной системе. Метод позволяет тестировать химическую обстановку вблизи поверхности ганглиев моллюска и отслеживать ее изменения, наблюдать в режиме реального времени работу нейроактивных факторов, выделяемых в объем ганглия.
Разработанные методические приёмы, продлевающие на многие часы рабочее состояние изолированного нейрона, впервые позволили регистрировать химические изменения межнейронального пространства простой нервной системы, связанные со спонтанным переключением ее функциональных состояний. Результаты экспериментов говорят о важности феномена экстрасинаптической секреции в работе нервной системы исследованного объекта, моллюска Lymnaea stagnalis. Они позволяют выявить специфику объемной межнейрональной передачи, а также очертить круг функций, с которыми может быть связан феномен экстрасинаптической секреции.
Личное участие автора. Вся работа выполнена непосредственно автором. Поставленные задачи были решены с применением современных методов электрофизиологии. Кроме того, была отработана не применявшаяся ранее методика для многочасовой детекции нейроактивных веществ истекающих из нейропиля ЦНС. Выводы сформулированы четко и соответствуют заявленным целям и использованным методам. Написание и оформление диссертации осуществлено в соответствии с предъявляемыми требованиями. Научные положения и выводы, изложенные в работе, обоснованы и опираются на квалифицированный анализ собственных исследований и данных литературы.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на конференциях: Simpler nervous systems. VI East European conference of the ISIN, September 22-24, Moscow-Pushchino, 2000.; VIII Всероссийская конференция, посвященная 100-летию со дня рождения Х.С. Коштоянца, октябрь 25-27, 2000.; Simpler nervous systems. VII East European conference of the ISIN, September 12-16, Kaliningrad-Svetlogorsk-Otradnoe, 2003.; Конференция «Нейрохимия: фундаментальные и прикладные аспекты», 14-16 марта, Москва, 2005.; 35th annual meeting of the Society for Neuroscience, 13-16 November, Washington, USA, 2005.; Simpler nervous systems. VIII East European conference of the ISIN, September 13-17, Kazan, Russia, 2006.; 11th Symposium on invertebrate neurobiology, August 25-29, Tihany, Hungary, 2007.; Конференция «Механизмы нервных и эндокринных регуляций, ноябрь 24-26, Москва, 2008.; Simpler nervous systems. IX East European conference of the ISIN, September 9-13, S-Peterburg, Russia, 2009.; 9th International congress of neuroethology, August 2-7, Salamanka, Spain, 2010.; 40th annual meeting of the Society for Neuroscience, 13-17 November, San Diego, California, USA, 2010.; 9th Gagra Talks. International conference on fundamental questions of neuroscience, October 13-16, Tbilisi, Georgia, 2010.
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 24 печатных работы, из них статей в журналах, соответствующих Перечню ВАК – 6, в других журналах и научных сборниках – 3, тезисов докладов и материалов конференций – 15.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 75 страницах, содержит 18 рисунков, 2 таблицы и состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты исследования, обсуждение результатов, заключение, выводы, список литературы, включающий 82 цитируемых источника.
