Введение к работе
Актуальность проблемы
Исследование принципов организации и клеточно-молекулярнім механизмов, лехашнх в основе процессов обучения и памяти имеет фундаментальное значение для развития науки о ноэге. Крупным вк ладом в решение этой проблеми стало сопоставление условнореФлек торной деятельности с юиенег.г.лки электрических процессов в ноз-ге. Начиная с работ Джаспера ( 1958 ) исследуются иейронапыше корреляты ассоциативного обучения (Гасанов. 1980; Воронин. 1987). благодаря чему были сформированы представления о ззаинодействии мехду нейронами при Формировании условных рефлексов.
В исследованиях, проведенных на клеточных аналогах обучения в ЦНС как позвоночных (Скребиикий и др. .197-1; Воронин, 1982). так и беспозвоночных (Кэндел. weo; Carew et а].. 1971) были получены прямые доказательства того.что в основе обучения лежат пластические изменения межнеирошшх синаптических связей. Установлено, что устойчивые и избирательные в отношении стинула электрические ответы нейронов ответственны за пластичность поведения при различных форнах обучения, включая привыкание и сенситизашш (Логтов. 1979; Кэндел. 1930; Наксинова. Балабан. 1983; Brons. Voodr. 19771.
Однако, в дальнейшем било убедительно показано, что пластичность сннаптического аппарата Фактически также контролируется следовыми процессами на уроеііє электровоэбудимой мембраны преси-наптического (Eandel. 198. НоиКлпз. 1981; Charlton et a!.. 1982; Kretz et al., 19S2) или а ;тсішаптического нейрона (Гусельников. Пивоваров. 1980; Сторохук. Антонов. 1986; Weight. Schulman. 1976; Rattan, Peretz. 1977). При этом вахлая роль принадлежит различного рода медиаторнкм и иодулятопшн эффектам непротрансниттеров. играющих ключевую роль в трансмембранної* передаче сигналов.
С этой точки зрения особого внимания заслуживают биогенные моноамины ( БНА ). благодаря их участию в связанных с обученнен нодуляции электрической активности ШІС. Концепция о модуляторной Функции ноноанннов основана как на особенностях регуляции эдек-трогенеза (Намедов. 1982). так и ультраструктурпой огганизашш н сипаптолопш КА-сннтеэируюинх нейронов (DlsKarrles et al.,1986). Об этон свидетельствует и результаты исследований эффектов дли тельного воздействия серотопина (5-іїТ) и норадгеналина (1ІА) в условиях Ні СУПРРфУЭШ! в кору головного иозгз. то есть в услоь-иях.
когда синаптическое действие нейротралсииттера нивелируется в результате продолжительного его контакта с активным центрон рецептора (Гаеанов и др. . 19ВО; Маледов. I9S2). На основании этих данных была высказана точка зрения о важной роли внесшіаптической чейротраисииссик 5-ІГГ и НЛ в обеспечении пластических свойств нейронов и нежнейронных связей ( Манедов. 1990 ). Вместе с тем, конкретные механизмы участия внесипаптического нейротрансниттера и регуляция пластичности электровозбудимой ненбраны постсинапти ческого нейрона, а такхе индивидуальная роль в этом 5-UT и НА остаются неизученными.
Сложность организации ПІК позвоночные далеко не всегда позволяет ис'польгоадть современные электроФнзиодогические методи, которые принесли у cues в решение некоторых вопросов на "ПРОСТЫХ" моделях 1ШС беспозвоночных, способность которых к ассоциативным модификациям в поведении не вызывает сомнений < Наксшюва, Балабан, 198 3). Поэтому наиболее удобной нолелье для решения такого рода вопросов является Ш1С беспозвоночнцх животных, ПОСКОЛЬКУ фундаментальные механизмы индивидуально приобретенная Фори поведения достаточно универсальны на протяжении всего Филогенеза (Си-ионов, 1967).
Цель работы.
Целью настоящей работы было изучение дифференцированной роли внесннаигическои активности нейротранемнттеров ( 5-ІГТ. НА ) в регуляции пластических свойств электровозбудимой мембраны идентифицированных и неидентиФипироваиных нейронов изолированной ІШС виноградной улитки Hells lucorum.
Для достижения уїсазаниоя цели были сформулированы следующие конкретные задачи:
. I. Анализ особенностей формирования и исследование ионных неханизмов пластичности нейронов изолированной ШІС виноградной улитки на модели привыкания к ритмической внутриклеточной электрической стимуляции.
-
Исследование эффектов диффузного введения 5-КТ и НА в ре гулянии пластических свойств злектровозбудиной ненбраны нейронов, сформированных в.процессе привыкания к ритмической внутриклеточной СТИМУЛЯЦИИ.
-
влияние 5-НТ и НА на пластичность нейронов изолированной ШЧС виноградной улитки, обладаших эндогенной ритмической активностью.
- 4 _
4. Ллалїіз роли кальцевоя проводішостіі в механизмах ИА-эрги-ческой регуляции Формирования чластических свойств электровозбу-димой меибраг.н нейронов изолированной ШІС виноградной улитки.
Научная ' овизиа и практическая пешк сть.
На модели привыкания к ритмической внутриклеточной стимуляции впервые изучены особенности регуляшш пластические свойств электровозбудиной мембраны нейронов виноградной улитки Helix lu-corum под влиянием ненротрансниттеров НА-зргической природы. Показано, что эффекты ЕМ носят длительный характер и регистрируются а течение всего времени присутствия их в оюдзашей препарат среде, что исключает действие ненротраксннттеров на хэночувствн-телыг/ю область мембраны я указывает на исключительную роль электровозбудиной мембрани в механизмах НА-эргическои регуляции пластических свойств иервпоя і'леткіи Впервые установлено, что влияние 5-НТ и ІІЛ на пластичность здектровозбу/гимой мембраны носит pewapoKiiuR характер и опосредовано регуляцией калышевоя и каль-пий-зависимой калиевой проводшіости соматической мембралы.
Понино Фундаментального, изучение клеточные к.кодекод wims механизмов действия ионоанішоп на электрогепеэ нервных клеток имеет и практическое значение, поскольку изменения в метаболизме и нейротраненнссии моноашшов играют важную роль в возникновении патологий, связанных с развитием различных депрессивных состояний и неврозов, сопровождавшихся нарупениен процессов обучения и памяти. Полученные данные способствует поиску путей Фармакологической коррекции нервных процессов, лязаяных с дисфункцией НА-эргических систем мозга.
Апробация диссертации.
Материалы диссертации были доложены: на IV конференции молодых Физиологов Закавказья (Телавн, »983); на V конференции ноло-дых Физиологов Закавказья ( Баку, 1986); на XV съезде Всесоюзного Физиологического общества ин. И. П. Павлова ( Кишинев. 19вТ); на П конференции по нейронаукам (Киев, 1986); на конференции молодых ученых, посвященной 70-летию ВЛКСИ (Баку, 1986): на III конференции по нейронаукам (Киев. 1990); на заседании Физиологического общества Азербайджана (Баку, 1993).
Структура и обьен диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методов исследований, результатов исследований, обсуждения и выводов. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 32
- 5 -рисунка, список литературы включает 307 наименований, из которых 88 нэ русском н 119 на иностранной языках.
НЛ" 'НАЛ И КЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты )Ляи проведены на нейронах изолированной ШС і «рослых особей виноградной улитки Helix lucorum. В экспериментах ксспользовались животные, не ненее двух недель находившиеся j активном состоянии, которых содержали при коняатной тенперату-ре в условиях повышенной влажности. UKC изолировали специальным методом (Дьяконова. 1984). для облегчения удаления ганглиозных оболочек выделенный комплекс ганглиев помешали в раствор с про-назой ("Кальбиохек-Беринг", США) иа 35-40 минут.
Эксперименты начинали через 30 минут после препаровки. Анализу были подвергнуты нейроны, расположенные на дорзальноя поверхности левого и правого париетальных ганглиев (Шіаг. плаз, /шаг и ЛПаЗ). на " белых " веиросекреториых клетках в передиеиедиаль-но» области vac, а также на клетках иэ переднелатеральной области на дорзальноя стороне левого париетального ганглия.
Физиологический раствор, омывавший препарат изолированной
ifflC виноградной улитки, имел следующий состав ( в миллимолях на
і литр ): наС1 - юо; Сасід- 10; ГС1 - 4; НвСІд,- 4: трис - 10:
рн 7.3 -7,6 . Раствор перфузировали в экспериментальную камеру
с поношью перистальтического насоса НП-1Н. Тестируемые реактивы
в их концентрация были следующими: серотошш креатининсульФат
—и -К
("Reanal". Венгрия) 1x10 - lxlO "моль/л. норадреналин ( " roch-
Lleht". Великобритания) Ш0"4- 1хЮ"*моль/д, блокаторы кальциевой проводимости каналов СйСід л CoCi^ - Схю""''- Zxuf ноль'л, блокато* кальций-зависимых калиевых каналов хинин - is№~^- 1х№~' модь/д. Все вещества растворяли в Физиологическом растворе и перфузировали в экспериментальную камеру с таким расчетом, чтобы их конечная концентрация равнялась заданной. Для приготовления бес-кальпиевого раствора, ионы калышя в физиологическом растворе заменяли на эквимслярное количество магния.
Никроэлектроды для регистрации ввутриклеточной активности были . Ш0ЛН2НЫ 2,5 Н раствор КС1 (сопротивление по постоянному току 53-го нОи). в качестве индифферентного электрода использовали *і,а;>/серебрянуі> проволочку толшшой 1мм, непосредственно кон-такші-тюпу» с раствором в экспериментальной камере (объем камеры coca .вдял 3,0 ид). Отводимые от нейронов внутриклеточные потении-
- б -алы подавілись на вход усилителя KZ-Ч ( ISlhoa Koh Пластичность электрического ответа различима нейронов исследовали при внутриклеточной ритмической стимуляции их импульсами постоянного тока пороговых значений. длительностью lc и частотой С. 2 Гц. Пороговые считали значения минимашого тока, на инп/льс которого іслетка генерировала один потенциал действия ( ПЛ ) при первом его предъявлении. Стим/ляшоэ нейро:юа осуществляли через тот ге ншего электрод, которыП использовали для регистрации ме*"*-рагчоги псткнинала (Ш). Для зтого вигод стимулятора через огра иичйзашее .сопротивление ( 1.0 гон) подключался непосредственно на вход усилителя тока. Величина стнмулируіжєто тока состаьляла от 0.1 до 5 НА. При исследовании эффектов электрическая стимуляции н действия различных вешеств учитозалн изменения'3 характере с лайкового ответа на еш'тгиклє точний инпульс тока, а такхе изменения КП и входного сопротивления мембраны (Е..х). Всего было проанализировано 117 нейронов.