цКЮБМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ яКСВЮИМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ
йюрецнпхх:
юБРНЛНАХКХюЯРПНМНЛХЪаХНКНЦХЪцЕНЦПЮТХЪдНЛ Х ЯЮДдПСЦХЕ ЪГШЙХдПСЦНЕхМТНПЛЮРХЙЮхЯРНПХЪйСКЭРСПЮкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮРЕЛЮРХЙЮлЕДХЖХМЮлЕРЮККСПЦХЪлЕУЮМХЙЮнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ РПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоЯХУНКНЦХЪпЕКХЦХЪпХРНПХЙЮяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХЪрСПХГЛтХГХЙЮтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮ
зНАЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ СИНАПТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
|
|
Обсужденные в настоящей главе явления представляют собой основу способности нервной системы регулировать синаптическую эффективность в интервалах от десятков миллисекунд до нескольких дней. Как эти механизмы используются при функционировании нервной системы и их относительное значение в основном неизвестны. Наибольший интерес представляют собой два описанных вида потенциации. Пресинаптическая по происхождению ПТП длится десятки минут в цилиарном ганглии и часы в нервно--мышечном соединении позвоночных животных при значительном повышении концентрации ионов кальция в пресинаптической терминали. Такая высокая концентрация легко достижима в небольших пресинаптических бляшках с большим соотношением поверхность/объем. Возможно, что часть несоответствий, возникающих при попытках классифицировать ДВП как пресинаптическое или постсинаптическое явление, связано именно с тем фактом, что в некоторых синапсах может быть значительное временное перекрытие ПТП и ДВП, что не позволяет отделить эти два явления в экспериментах, длящихся всего несколько часов.
Пока нет строгих доказательств участия изменений синаптической эффективности в процессах обучения и памяти, хотя большинство нейробиологов принимает это как исходный постулат, что активизирует исследование механизмов ПТП и ДВП. Интерес усиливается тем, что оба этих явления обладают свойством, постулированным Дональдом Хеббом как необходимым для ассоциативного обучения77) — увеличение синаптической эффективности происходит при коактивации пресинаптических и постсинаптических элементов. На современном научном языке синапсы с такими свойствами называют синапсами Хебба.
Достаточно надежно показана корреляция между пространственным обучением и ДВП на нейронах срезов гиппокампа78)--80). Например, оба этих явления могут быть блокированы антагонистами NMDA рецепторов или метаботропных глутаматных рецепторов либо блокаторами кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы. Однако природа поведенческого дефицита, вызванного блокадой, не всегда ясна. Например, при действии антагонистов NMDA рецепторов у крыс наблюдается общие сенсомоторные нарушения, которые влияют на решение задач по ориентации в водном лабиринте (что предполагает нарушение обучения), но крысы легко справляются с задачей, если до начала эксперимента они были ознакомлены с обстановкой проведения обучения81). Таким образом, NMDA--опосредованная ДВП не является необходимым требованием для этой задачи. Сходные
258 Раздел II. Передача информации в нервной системе
неясности отмечены в экспериментах с удалением генов: некоторые из генов, которые необходимы для ДВП, необходимы для пространственного обучения, некоторые нет82).
Накопилось много данных, подтверждающих гипотезу о том, что ДВП в миндалине может быть субстратом для аверзивного обуславливания (" fear conditioning"). Получавшие сочетания электрошока и звука крысы демонстрируют усиленный оборонительный рефлекс на звук. Параллельно с этим ответ клеток миндалины на электрическое раздражение внутреннего коленчатого тела (передающего звуковую информацию) увеличен83· 84). Соответственно, индукция ДВП в этих же синапсах с помощью электрической стимуляции приводит к увеличению ответов на звуковые стимулы68). Оба эффекта блокируются антагонистами NMDA рецепторов85· 86). В заключение можно сказать, что хотя безоговорочной связи между ДВП и пространственным обучением не установлено, ДВП может играть роль в более дискретных актах обучения, таких как классическое обуславливание.
выводы
∙ Короткие периоды синаптической активации могут приводить к фасилитации, депрессии или усилению выброса медиатора, или к комбинации этих эффектов.
∙ Фасилитация исчезает за несколько сотен миллисекунд; синаптическая депрессия и усиление длятся несколько секунд.
∙ Фасилитация связана с длительным увеличением концентрации кальция в цитоплазме пресинаптической терминали.
∙ Продолжительная ритмическая стимуляция приводит к посттетанической потенциации (ПТП) выброса медиатора, кото-
рая может длиться десятки минут и также опосредована увеличением концентрации кальция в пресинаптической терминали.
∙ Во многих областях нервной системы ритмическая стимуляция может приводить к долговременной потенциации (ДВП) или долговременной депрессии (ДВД) синаптической передачи.
∙ Изменения синаптической эффективности при ДВП и ДВД могут быть гомосинаптическими, то есть затрагивающими только стимулируемый вход, или гетеросинаптическими, затрагивающими соседние синапсы; гетеросинаптические изменения могут быть ассоциативными, то есть требующими координированной активности синаптических входов.
∙ Возникновение ДВП связано с повышением концентрации кальция в постсинаптической клетке и обусловлено как встраиванием новых рецепторов в постсинаптическую мембрану, так и увеличением чувствительности рецепторов.
∙ Возникновение ДВД также связано с повышением концентрации кальция в постсинаптической клетке и обусловлено уменьшением количества и чувствительности рецепторов.
∙ ДВП и ДВД могут вызывать изменения выброса медиатора из пресинаптической терминали.
∙ Хотя существуют корреляции между возникновением ДВП и ДВД и изменениями поведения при обучении, причинно-следственной связи между этими длительными изменениями синаптической эффективности и образованием памяти не установлено.