ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2007, том 57, № 6, с. 712-720
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ^^^^^^^^^^^^ ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.822.2+594.382
ГЕТЕРОСИНАПТИЧЕСКАЯ ПОТЕНЦИАЦИЯ ХОЛИНЕРГИЧЕСКИХ ВОЗБУЖДАЮЩИХ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ ОТВЕТОВ КОМАНДНЫХ
НЕЙРОНОВ ВИНОГРАДНОЙ УЛИТКИ
© 2007 г. М. С. Абрамова1, Т. А. Палихова2, А. С. Пивоваров1
1 Кафедра высшей нервной деятельности 2 Кафера психофизиологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова e-mail: as_pivovarov@mail.ru Поступила в редакцию 06.02.2007 г. Принята в печать 18.06.2007 г.
Выявлена кратковременная гетеросинаптическая потенциация холинергических возбуждающих постсинаптических токов и потенциалов, вызванных в командных нейронах оборонительного поведения виноградной улитки стимуляцией висцерального мешка. Предполагаем участие механизма повышения холиночувствительности постсинаптических зон мембраны командных нейронов в потенциации возбуждающих постсинаптических ответов на сенсорную стимуляцию.
Ключевые слова: холинергические возбуждающие постсинаптические ответы, гетеросинаптическая потенциация, командные нейроны, виноградная улитка.
Heterosynaptic Potentiation of Cholinergic Excitatory Postsynaptic Responses
in Command Neurons of Helix
M. S. Abramova, T. A. Palikhova, A. S. Pivovarov
Department of Higher Nervous Activity, Department of Psychophysiology, Lomonosov State University, Moscow
e-mail: as_pivovarov@mail.ru
Heterosynaptic potentiation of cholinergic excitatory postsynaptic currents and potentials evoked by electrical stimulation of visceral mass was discovered in command Helix neurons of escape reaction. The results suggest the involvement of mechanism of an increase in cholinosensitvity in postsynaptic membrane zones in potentiation of excitatory postsynaptic responses to sensory stimulation.
Key words: cholinergic excitatory postsynaptic responses, heterosynaptic potentiation, command neurones, Helix lucorum.
Ритмическое ортодромное раздражение ин-тестинального нерва вызывало потенциацию входящего тока, вызванного локальным подведением ацетилхолина (АХ-тока) к соме командных нейронов оборонительного поведения улитки [1, 2, 18]. Локальная аппликация АХ активировала внесинаптические холинорецепто-ры на соме нейрона [5, 6, 17]. Механизм потенциации АХ-тока включал повышение холиночувствительности внесинаптических мембранных зон.
На командных нейронах оборонительного поведения виноградной улитки идентифицированы не только внесинаптические [5, 6, 17], но и
постсинаптические холинорецепторы [15, 19]. Показано, что в формировании вызванного электрическим раздражением висцерального мешка суммарного возбуждающего постсинап-тического потенциала (ВПСП) в париетальных командных нейронах участвуют холинергические синаптические связи [15]. Вероятно, ритмическое раздражение интестинального нерва может вызвать гетерорецепторную потенциацию холинергического синаптического входа. Холинергическая природа этого входа командных нейронов и выявленный механизм потенциации АХ-тока, включающий возрастание холиночувствительности несинаптических зон
этих нейронов [1, 2, 18], дают основания предполагать, что в потенциацию холинергическо-го возбуждающего постсинаптического ответа командных нейронов может вносить определенный вклад изменение холиночувствитель-ности постсинаптической мембраны.
Поэтому цель настоящей работы состояла в выявлении гетеросинаптической потенциации возбуждающих постсинаптических ответов командных нейронов оборонительного поведения виноградной улитки, вызванных электрическим раздражением висцерального мешка, после ортодромного ритмического раздражения n. intestinalis (с теми же параметрами, как в случае индукции потенциации АХ-тока).
МЕТОДИКА
Экспериментальный объект. Эксперименты проведены на идентифицированных нейронах ЛПа3, ЛПа2, ППа3 и пПа2 виноградной улитки Helixlucorum [11], на полуинтактном препарате "ЦНС - висцеральный мешок" (рис. 1, А) при остановленном протоке физиологического раствора через камеру с препаратом ганглиев. Указанные нейроны вовлечены в реализацию пассивно-оборонительного поведения виноградной улитки [9, 12].
Полуинтактный препарат. Предварительно животное анестезировали охлаждением в смеси воды со льдом в течение 30 мин. Затем выделяли нервное окологлоточное кольцо ганглиев и связанный с ним интактными нервами (n. analis, n. intestinalis, n. pallialis dexter, n. pallialis sinister, n. aortae, n. cutaneous pallialis (рис. 1, Б) висцеральный мешок животного. Нервное окологлоточное кольцо и висцеральный мешок фиксировали стальными микроиглами к резиновым подложкам, приготовленным из полимерного материала силгарда (Dow-Corning), в соседних камерах. Нервное окологлоточное кольцо располагалось в проточной камере объемом 1 мл, а висцеральный мешок животного -в другой камере объемом 41 мл. Камеры были соединены друг с другом вазелиновым мостиком (1.5 х 5 мм), предотвращавшим электрическую связь. Обе камеры были заполнены физиологическим раствором [17, 23].
От высыхания висцеральный мешок предохраняли, покрывая его медицинским бинтом, смоченным в физиологическом растворе. В серии с регистрацией возбуждающих постсинаптических токов использовали ферментативную обработку ганглиев 0.5%-ным раствором диге-стазы ("Seate^', Россия-Люксембург; экспози-
ция от 20 до 60 мин при комнатной температуре). После этого удаляли соединительнотканные оболочки, покрывающие ганглии.
Регистрация возбуждающих постсинаптических ответов
Регистрировали суммарные возбуждающие постсинаптические токи (ВПСТ) и возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) в ответ на биполярное электрическое раздражение поверхности висцерального мешка.
При регистрации ВПСТ использовали методику двухэлектродной фиксации потенциала на мембране по схеме заземления объекта на "виртуальную землю". Применяли микроэлектродный усилитель MEZ-8201 и усилитель фиксации потенциала CEZ-1100 ("Nihon Kohden", Япония). Стеклянные внутриклеточные микроэлектроды заполняли 2 М ацетатом калия (сопротивление 10-50 МОм). Регистрируемые токи записывали на персональный компьютер с помощью программы CONAN 3.0. Результаты получены на 22 нейронах (8 ЛПа3, 14 ППа3) в 22 препаратах. Мембранный потенциал клеток составлял -50.50 ± 1.84 мВ (среднее ±SEM), потенциал фиксации -75 мВ.
Для регистрации ВПСП использовали стеклянные внутриклеточные микроэлектроды, заполненные 2 М ацетатом калия (сопротивление 10-15 МОм). Аналоговый сигнал с выхода микроэлектродных усилителей MEZ-8201 ("Nihon Kohden", Япония) записывали на персональный компьютер с помощью программы DigiScope-99 (Москва, Россия). Результаты получены на 34 нейронах (10 ЛПа3, 10 ЛПа2, 9 ППа3, 5 ППа2) в 33 препаратах. Мембранный потенциал клеток составлял -55.50 ± 0.47 мВ.
Измеряли максимальные значения амплитуд суммарных ВПСТ и ВПСП.
Тестирующая стимуляция. Регистрация в командных нейронах холинергических постсинаптических ответов определила выбор локального висцерального раздражения в качестве тестирующего сенсорного стимула. Ранее было показано, что рецептивные поля идентифицированных первично-сенсорных нейронов, образующих холинергические синапсы на отростках командных нейронов, расположены в висцеральной области [14, 16, 19, 25]. Участие ацетилхолина в формировании постсинаптических ответов на висцеральную стимуляцию было проверено в специальном исследовании [15].
Рис. 1. Схема эксперимента по изучению гетеросинаптической потенциации постсинаптических ответов командных нейронов виноградной улитки. А - схема препарата "ЦНС - висцеральный мешок". ТС - тестирующий холинергический висцеральный стимул. Ритмическая стимуляция интестинального нерва (2 Гц, 2 мин) использовалась в качестве экстрастимула (ЭС). Внутриклеточную регистрацию потенциалов и токов проводили от командных нейронов париетальных ганглиев ППа2, ППа3, ЛПа2, ЛПа3. Б - на схеме подглоточного комплекса ганглиев суммированы данные четырех опытов с ретроградной окраской кобальтом и никелем нейронов через аортальный нерв. В ЛПаГ, ППаГ (левый и правый париетальные ганглии), в медиальной области в группе клеток окрашиваются пресинаптические к командным первично-сенсорные нейроны [16]. В - пример подпороговых (в ответ на ТС, слева) и надпороговых (в ответ на одиночную электростимуляцию интестинального нерва, справа) суммарных ВПСП c потенциалами действия (суперпозиция двух ответов) в нейроне ЛПа3.
Fig. 1. Scheme of experiment for studying the heterosynaptic potentiation of cholinergic synaptic responses in the command neurons of Helix lucorum. A - scheme of preparation "CNS - viscerall mass". ТС - testing cholinergic visceral stimulus. Rhythmical electric stimulation of n. intestinalis (ЭС: 2 Hz, 2 min) has been used in the experiments as extrastimulus. Evoked by stimuli postsynaptic potentials and currents were recorded intracellularly from the command neurons of the parietal ganglia: ППа2, ППа3, ЛШ2 and ЛШ3. Б - summarized data of 4th experiments with retrograde intracellular injection by the nickel or cobalt throughout the n. aortae. The neurons from the group colored near midline between right and left parietal ganglia (ЛПаГ and ППаГ) were identified as the first order sensory neurons synaptically connected with the studied command neurons [16]. В - an example of underthreshold (TC, to the left) and superthreshold (to single electric stimulation of n. intestinalis, from the right) EPSPs with action potentials (superposition of two responses) in LPa3 neuron.
От раздражаемых локальных областей висцеральные стимулы передаются к центральным ганглиям улитки по интестиналь-ному и аортальному нервам [7, 13]. Отсутствие отростков командных нейронов в аор-
тальном нерве было проверено специально методом ретроградного транспорта ионов кобальта и никеля с последующей преципитацией раствором рубеановой кислоты [8, 10, 24].
Карта окрашенных через аортальный нерв нейронов (рис. 1, Б) составлена по данным, полученным на 4 препаратах. Командные нейроны париетальных ганглиев через аортальный нерв не окрашиваются, но в медиальной области в группе клеток окрашив
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.