Кругликов Р.И. (ред.) Нейрохимические основы обучения и памяти

Подождите немного. Документ загружается.

контралатеральной передней конечности. Использова-

ние блокатора p-адренорецепторов соталола приводило

к снижению подавляющего действия на нейронах гип-

покампа в случае активации голубого пятна.

Но эффекты подведения НА и активации голубого

пятна могут проявляться не только в снижении частоты

импульсации нейронов. В многочисленных работах по-

казано, что определенная часть клеток может реагиро-

вать на подведение НА или в ответ на стимуляцию голу-

бого пятна активационной формой ответа. Правда, вы-

сказываются соображения, что подобный ответ на подве-

дение НА вторичен и опосредован либо участием вста-

вочных нейронов, либо изменением кровоснабжения, либо

воздействием на рецепторы других нейромедиаторов.

Согласно представлениям ряда исследователей, двой-

ной эффект одного и того же медиатора обусловлен на-

личием на постсинаптической мембране двух типов ре-

цепторов [33]. Действительно, в случае с НА наличие

а- и Р-адренорецепторов позволяет наблюдать противо-

положные эффекты. Так, функционирование а-адрено-

рецепторов сопровождается повышением частоты им-

пульсации клетки и может быть достигнуто примене-

нием агонистов этого рецептора — метоксамина или

фенилэфрина, а активация p-адренорецепторов или ис-

пользование изопротеренола или салбутамола ведет

к снижению разрядов клетки. По-видимому, ответы

клетки на подводимый НА могут зависеть от соотноше-

ния и от функционального состояния обоих типов ре-

цепторов на мембране клетки, что имеет место в случае

с применением различной частоты стимулирования голу-

бого пятна.

Помимо этого, ответ клетки существенно зависит от

многих факторов, таких, как применяемый наркоз, вид

животного, зона мозга, сила тока, используемая для

ионофореза, и рН используемого раствора НА. В слу-

чае, когда рН раствора НА ниже 4, преобладают воз-

буждающие ответы клеток. Обычно реакции клеток на

микроионофоретическое подведение к ним НА можно

наблюдать при довольно низких, выводящих вещество

токах. Так, для полисенсорных клеток коры обезьяны

порог для неанестезированных животных был равен

2±1,7 нА, галотановый наркоз повышал порог до

4+1,2 нА, а в случае хлоролозовой анестезии он возрас-

тал до 21+18 нА. Для вызова активационных форм отве-

тов требуются большие токи. Латентный период тормоз-

ной реакции клетки на пороговые точки в среднем был

равен 10 с и прогрессивно снижался при применении

больших токов фореза.

Определенный интерес представляют исследования,

в которых выявлено подавляющее действие НА на фо-

новую импульсацию нервной клетки, проявляющееся

значительно сильнее, чем на вызванную активность. Эти

исследования, начатые Фридманом и др. [20], выпол-

нены на крысах. Вызванные ответы 46 клеток в сенсо-

моторной коре регистрировали в ответ на тактильную,

с частотой 1 Гц стимуляцию передней конечности. Для 32

клеток из 41, отвечающей возбуждением на афферентное

раздражение, НА избирательно тормозил спонтанную

активность в большей мере, чем вызванную [35, 36],

тем самым достигалось для этой популяции клеток по-

вышение соотношения сигнал — шум примерно в 2 раза.

В ряде случаев (на 12 клетках) наблюдалось незначи-

тельное снижение фоновой частоты (до 20%), но доста-

точно выраженное (до 50%) увеличение числа спайков во

время тактильной стимуляции лапы на фоне фореза НА.

Дифференцированное влияние НА на спонтанную и вы-

званную активность клетки сохраняется в течение 6 мин

в последействии подведенного НА. Увеличение подво-

димой дозы НА к клетке за счет повышения тока фореза

от 5 до 20 нА приводит к тому, что соотношение сигнал—

шум для 50% исследуемых клеток значительно повы-

шается.

На нейронах сенсомоторной коры 7-дневного котенка

удалось наблюдать на фоне подведения НА не только

усиление ответов на раздражение седалищного нерва,

но и появление реактивности у ранее молчащих клеток

на подобное раздражение [10]. В основе подобных наблю-

дений, по-видимому, лежат эффекты вовлечения других

медиаторных систем в генез вызванной активности.

В связи с тем что подобный эффект повышения соот-

ношения'сигнал — шум наблюдался на клетках, располо-

женных по всей толще коры (наибольшие эффекты про-

являлись на клетках IV слоя коры), а расположение

терминалей дорсального пучка также охватывает все

слои коры, то, очевидно, наблюдаемые эффекты могут

проявляться в естественных условиях. На обезьянах в от-

вет на акустические стимулы (использовались крики

обезьян) в слуховой коре на фоне микроионофореза НА

удалось показать, что вызванная активность подавляется

слабее, чем фоновая импульсация.

По мнению Сегала [30], для нейронов зрительной коры

усиление детекторных свойств на фоне активации голу-

бого пятна опосредовано влиянием НА на двух уровнях:

облегчение зрительных ответов на нейронах наружного

коленчатого тела за счета-адренорецепторов и на уровне

коры путем подавления спонтанной активности Р-

адренорецепторами.

На клетках Пуркинье мозжечка было также обнару-

жено, что торможение вызванного ответа на раздражение

мшистых волокон значительно слабее, чем подавление

фоновой ритмики клетки, т. е. НА вызывает повышение

эффективности вызванного возбуждения за счет увеличе-

ния соотношения сигнал — шум не только в коре, но

и в мозжечке [27].

Особый интерес представляют исследования влияния

НА-системы мозга на эффекты других медиаторов. На

клетках Пуркинье мозжечка и нейронах коры больших

полушарий сравнивали избирательное воздействие НА

на два тормозных (ГАМК и глицин), а также на два воз-

буждающих нейромедиатора: ацетиохолин и глутамат.

В этих опытах было выявлено значительное усиление

тормозного эффекта ГАМК на фоне микроионофоретичес-

кого подведения НА. Нельзя говорить о суммации эф-

фектов двух нейромедиаторов, каждый из которых сам

подавляет фоновую импульсацию, из-за того, что эффект

имел место даже в том случае, когда нейрон не реагировал

изменением частоты импульсации на изолированное под-

ведение НА, а на совместное подведение ГАМК и НА

подавляющий эффект на импульсную активность клеток

усиливался. Усиление тормозного действия ГАМК мож-

но было наблюдать в последействии в течение 5 мин после

подведения НА. Интересно, что дофамин не оказывал

подобного действия. Блокада p-рецепторов соталолом,

а также флюфеназином (подавляющим образование цик-

лического АМФ) предотвращает норадренергическую

потенциацию эффектов ГАМК, что свидетельствует о

постсинаптической природе модулирующих эффектов

НА. В опытах с другим тормозным медиатором — гли-

цином не было обнаружено усиливающего действия НА

на подавление фоновой ритмики этим медиатором.

Наоборот, судя по данным, приведенным в работах

[26, 27], имело место даже некоторое ослабление подав-

ляющего эффекта глицина на импульсацию клеток на

фоне НА. Особенность реакции клеток на подведение

к ним ацетилхолина во время микроионофореза НА ха-

2 Нейрохимические

растеризуется значительным возрастанием отношения

сигнал — шум: для 17 из 35 клеток этот показатель по-

вышался на 100%. На фоне подавления фоновой им-

пульсадии наблюдалось незначительное ослабление ре-

акции на ацетилхолин, более того, для 12 клеток реак-

ция на ацетилхолин была более интенсивной на фоне

НА, чем при изолированном его подведении. В отдель-

ных случаях имело место существенное повышение реак-

ции клеток на ацетилхолин в последействии подведения

НА к клеткам. В контрольных пробах с использованием

дофамина оказалось, что ни в одном случае не наблюда-

лось усиления ответов на ацетилхолин на фоне этого

медиатора, тогда как в случае использования НА это

имело место в 37% случаев. Правда, на фоне дофамина

наблюдалось некоторое повышение соотношения сиг-

нал — шум. На нейронах гиппокампа с внутриклеточной

регистрацией эффекты НА проявлялись в отчетливом

увеличении деполяризационного ответа на подведение

к клеткам глютамата, выразившееся в возрастании числа

спайков на фоне этой деполяризации. Механизм, лежа-

щий в основе подобного эффекта, заключается в блоки-

ровании следовой гиперполяризации, возникающей вслед

за пачечными разрядами клетки, которая и прекращает

дальнейшую импульсацию клеток [30]. Генерация ней-

роном групповой пачечной активности приводит к быст-

рому обогащению клетки кальцием и к существенной

потенциации кальцийзависимой калиевой проводимости,

приводящей к следовой гиперполяризации [5].

Поскольку модулирующее действие НА на тот или

иной нейромедиатор на уровне нейронов коры больших

полушарий опосредовано в определенной мере за счет

изменения рецепторного аппарата, а проявлением этого

служит измененная реакция клетки на этот медиатор,

наиболее адекватной характеристикой данного явления,

по-видимому, будет термин «хемореактивность», т. е.

способность клетки реагировать той или иной реакцией

на химические сигналы. Поэтому в наших исследованиях

с раздражением голубого пятна, с локальным подведе-

нием НА к нейронам коры и с вмешательством в синтез

катехоламинов чаще будет употребляться термин «изме-

нение хемореактивных свойств», чем термины «модули-

рующее действие» или «хемочувствительность», которые

используются в нейробиологической литературе. Рас-

смотренные выше материалы приводят к заключению о

возможности через НА-механизмы мозга влиять на хемо-

реактивные свойства нейронов церебральных структур.

Изучение подобного аспекта взаимодействия между НА-

системой и другими медиаторными системами приобрета-

ет особый интерес в свете представления о том, что ста-

бильные изменения хемореактивных свойств мембран

нейронов могут лежать в основе образования и сохране-

ния временной связи.

В наших исследованиях на бодрствующих и обездви-

женных d-тубокурарином крысах изучали на клетках

поля СА-3 гиппокампа и сенсомоторной коры реактив-

ность их к микроионофоретически (ток 5—10 нА, время

20 с) подводимым ацетилхолину (АХ), дофамину (ДА) и

глутамату (ГЛ) до и после 10-секундной электростиму-

ляции голубого пятна (с частотой 12 Гц, 6—12 В). В конт-

рольных экспериментах, исключающих побочные эффек-

ты стимуляции структур голубого пятна мозга, холино-

реактивность кортикальных клеток изучалась до и после

локального подведения к ним НА. Критерием актива-

ционной или тормозной формы ответа клетки на подво-

димый нейромедиатор было 20%-ное повышение или

снижение частоты импульсации.

В экспериментах с вмешательством в синтез катехола-

минов использовали L-ДОФА и дисульфирам. Обработка

экспериментального материала велась различными спо-

собами с применением как параметрических, так и непа-

раметрических методов.

В большинстве случаев (46%) реакции нейронов нео-

кортекса (л=25) и гиппокампа (п=47) на раздражение

голубого пятна характеризовались понижением частоты

импульсации по сравнению с фоном. Это снижение им-

пульсации было кратковременным (до 10 с в 16% слу-

чаев), вслед за этим торможением развивается продол-

жительная отдача в виде повышения частоты импульса-

ции клетки (более 60 с). Довольно большая группа кле-

ток (26%) в ответ на раздражение голубого пятна отве-

тила повышением частоты импульсации. Сохранение

повышенной импульсации было у части клеток кратко-

временным, а у большинства—довольно длительным.

Часть клеток была ареактивна к стимуляции голубого

пятна (21%).

Тестирование нейронов к нейромедиаторам (АХ, ДА,

ГЛ) в наших условиях выявило наличие основной груп-

пы клеток, реактивных ко всем трем медиаторам. Реак-

тивность к АХ и ГЛ у большинства исследованных кле-

ток (предпочтительная реакция) выражалась в виде по-

вышения частоты импульсации во время ионофореза

вещества (55 и 51% соответственно). В случае использо-

вания дофамина наиболее часто встречающиеся реакции

заключались в снижении частоты импульсации во время

подведения медиатора (43%).

В исследованиях было установлено, что стимуляция

голубого пятна в разной степени выраженности изменяет

первоначальные реакции нейронов гиппокампа и коры

больших полушарий на микроионофоретическое подведе-

ние к ним АХ, ДА и ГЛ. При этом направленность и

выраженность изменений реакций клеток на микроионо-

форетическое подведение медиаторов не зависит от

направленности реакций этих клеток на стимуляцию

голубого пятна. Наиболее показательно,что у клеток

с однонаправленными реакциями на подводимый нейро-

медиатор и раздражение голубого пятна в большинстве

случаев повторная, после стимуляции голубого пятна,

реакция на этот медиатор не усиливается, хотя по логике

должен существовать определенный элемент суммаций,

а, наоборот, ослабляется. Этот факт проявляется и в

экспериментах с локальным подведением НА к корти-

кальным клеткам, правда, выражено это явление не-

сколько слабее.

При сопоставлении изменений реакций клеток коры

и гиппокампа на подводимые микроионофоретически АХ,

ДА и ГЛ до и после стимуляции голубого пятна для

анализа не использовались ареактивные клетки, так как

преследовалась цель проанализировать изменения пер-

воначальных реакций на подводимые нейромедиаторы.

Наиболее примечательным, по-видимому, является вы-

явление факта, заключающегося в том, что реакции

большинства клеток на все три подводимых медиатора

после стимуляции голубого пятна независимо от направ-

ленности клеток на это воздействие проявляют ослабле-

ние как возбуждающей формы реагирования, так и тор-

мозной. Ослабление возбуждающих ответов клеток коры

и гиппокампа на АХ наблюдалось в 23 случаях (49%),

а ослабление тормозных ответов на этот же медиатор —

у 8 клеток из 14 (57%). В случае повторного тестирования

клеток ДА после электростимуляции голубого пятна

это распределение выглядело следующим образом: ослаб-

ление возбуждающих ответов в 10 случаях из 15 (66%),

а ослабление тормозных — в 19 из 36 (53%). Для срав-

нения: данные по усилению возбуждающих «предпочти-

тельных» ответов для АХ и ГЛ выглядят следующим об-

разом — 15 клеток из 49 (30%) для АХ и 14 из 42 (33%)

для ГЛ. Усиление тормозных реакций на подведение

ДА имело место у 8 клеток из 36 (22%). Создается впе-

чатление, что активация голубого пятна приводит к

своеобразным изменениям хемореактивных свойств иссле-

дуемых клеток, которое находит свое выражение в ос-

лаблении для большинства клеток интенсивности перво-

начальных реакций на подводимые медиаторы. Ослаб-

ление как возбуждающей, так и тормозной формы ответа

клетки после стимуляции голубого пятна может прояв-

ляться двояко: ослабление ответа не достигает уровня

фоновой импульсации и сохраняется первоначальная на-

правленность реакции, но в отдельных случаях ослабле-

ние возбуждающей и тормозной формы ответа может до-

стигать такой степени, что реакция меняет знак своей

направленности. Для примера можем привести клетку

коры, которая на стимуляцию голубого пятна и изоли-

рованное подведение ДА снизила частоту разрядов на

45 и 34% соответственно. Вторичное тестирование ДА

после раздражения голубого пятна выявило активаци-

онную форму реакции клетки — частота возросла на

36% по сравнению с фоновой импульсацией клетки.

Существенные изменения реакций на повторное под-

ведение АХ, ДА и ГЛ наблюдались и в тех случаях, ког-

да стимуляция голубого пятна весьма незначительно (в

пределах 5—10%) изменяла фоновую импульсную актив-

ность тестируемого нейрона. Так, для 8 клеток коры,

реагирующих на ДА снижением частоты импульсации

и ареактивных к стимуляции голубого пятна, 4 ослабили

тормозные реакции, а для трех нейронов вторичное под-

ведение ДА сразу после активации голубого пятна уси-

лило тормозную реакцию. Повторное подведение к аре-

активным на стимуляцию голубого пятна клеткам гиппо-

кампа АХ выявило усиление активационных ответов в

4 случаях из 5, а в случае ДА — 1 из 3, тогда как подве-

дение к 6 клеткам ГЛ вызвало у 3 из них усиление реак-

ции, а у 3 других — ее ослабление.

Эти и некоторые другие литературные данные под-

тверждают положение о том, что в деятельности нервной

системы импульсация отнюдь не единственная форма

межнейронной сигнализации. При формировании вре-

менной связи, как показал В. С. Русинов, важную роль

играет «электротонический тип взаимодействия в меж-

нейронных корковых влияниях». Электротонические вли-

яния, по мнению B.C. Русинова, могут изменять «хими-

ческое поле» соседних нейронов 1.12]. В дальнейшем бы-

ло развито представление о специфических химических

формах сигнализации [31], которые не находят своего

выражения в импульсной активности нейрона. Именно

такая форма сигнализации, по-видимому, проявлялась

в исследовании, в котором изменения реакций нейронов

на ГАМК наблюдались у клеток, не менявших импульс-

ной активности при подведении к клеткам НА [27], а

также в экспериментах на нейронах вентромедиального

гипоталамуса и ретикулярной формации среднего мозга,

на которых было показано, что под влиянием эмоцио-

нально значимых стимулов химическая чувствительность

к нейромедиаторам существенно меняется, хотя частота

импульсации этих нейронов на подобную стимуляцию

оставалась без изменений. На основании этих данных

справедливо делается вывод, что, кроме «известной формы

ответной реакции нейрона, выражающейся в изменении

импульсной активности, существует и другой тип реак-

ции, заключающийся в изменении химической чувстви-

тельности к биологически активным веществам» [16].

Эксперименты с тестированием клеток к подведению

ГЛ и АХ на фоне активации голубого пятна показали,

что изменения реакций на этот медиатор после стимуля-

ции голубого пятна носят нередко иной по выраженно-

сти и направленности характер. Этот факт прежде всего

свидетельствует о том, что наблюдаемые в наших экспе-

риментах изменения реакций клеток на подводимые

нейромедиаторы после активации голубого пятна нельзя

полностью объяснить изменением уровня поляризации

мембраны исследуемых клеток, так как мы не наблю-

дали однонаправленности сдвигов в изменении хеморе-

активных свойств даже по отношению к однонаправлен-

ным по действию АХ и ГЛ для одной и той же клетки

после соответствующей реакции на стимуляцию голубого

пятна. Его стимуляция вызывает изменения не только

средней частоты импульсации на подводимые нейроме-

диаторы: очень часто меняется характер самой импульс-

ной активности. Так, в ряде случаев можно было наблю-

дать возникновение или усиление пачечной активности

[5, 30], изменение последействия подведения медиаторов

к клеткам.

Оценивая результаты экспериментов с раздражением

голубого пятна, необходимо иметь в виду, что в услови-

ях этой стимуляции нельзя исключить раздражающего

действия тока на близкорасположенные структуры рети-

кулярной формации. Помимо этого, активность регист-

рируемых нейронов могла изменяться не только за счет

моносинаптических влияний из голубого пятна, но и за

счет синаптического притока от других нейронов, кото-

рые активируются или тормозятся на стимуляцию голу-

бого пятна. Это предопределило необходимость проведе-

ния специальных экспериментов, в которых сопоставля-

лись реакции нейрона на различные нейромедиаторы до

и после локального микроионофоретического подведения

к клеткам НА. Наряду с этим в задачу исследования вхо-

дило определение длительности удержания возникших

в этих условиях перестроек хемореактивных свойств

мембран нейронов. Для этого производились повторные

тестирования в течение нескольких минут чувствитель-

ности нейронов к одному и тому же медиатору после под-

ведения НА, что давало возможность выявить длитель-

ность удержания измененных хемореактивных свойств.

Результаты этой серии экспериментов на 70 нейронах

показали возможность изменения хемочувствительности

при активации норадренергических входов нейрона,

подтвердив, таким образом, предыдущие эксперименты

с раздражением голубого пятна. При локальном подведе-

нии НА независимо от направленности реакции нейрона

на этот медиатор реакция на подводимый затем АХ мог-

ла усиливаться (в 28 случаях из 70) либо ослабляться

(в 34 случаях).

Выявлена большая группа клеток, отвечающих сни-

жением холиночувствительности после предварительно-

го подведения к ним НА. Если провести количественный

анализ изменения соотношения числа клеток по направ-

ленности реагирования, то, как и в случае со стимуляци-

ей голубого пятна, была выявлена закономерность, за-

ключающаяся в том, что соотношение между числом акти-

вирующихся, тормозящихся и ареактивных клеток после

стимуляции голубого пятна или локального микроино-

форетического подведения НА остается приблизительно

таким же, каким было в норме.

Что касается длительности сохранения изменений

холиночувствительности, то во многих случаях она до-

стигала нескольких минут. При этом во многих случаях

измененная холиночувствительность сохранялась и тог-

да, когда изменившаяся под влиянием аппликации НА

импульсная активность нейрона возвращалась к норме.

Как и при стимуляции голубого пятна, перестройки

хемореактивных свойств нейронов наблюдались и в тех

случаях, когда непосредственное подведение к ним НА

не изменяло импульсной активности. Мы уже указывали

на данные о модификации реакций клеток Пуркинье

мозжечка на ГАМК во время аппликации к этим клеткам

НА, причем авторы отмечают случаи, когда имел место

эффект модификации реакции на ГАМК у клеток, не из-

менивших фоновую частоту импульсации на НА, т. е.

ареактивных к НА.

Таким образом, в наших экспериментах удалось по-

казать модификацию хемореактивных свойств мембран

клеток коры и гиппокампа как при системной активации

норадренергических входов в случае электрической сти-

муляции голубого пятна,так и при локальном микроионо-

форетическом подведении НА к клеткам. Измененные

реакции на подводимые медиаторы после раздражения

голубого пятна и локального подведения НА к клеткам

могли удерживаться некоторое время, а затем возвраща-

лись к первоначальному виду, т. е. подобного рода вме-

шательства не приводят к стабильным изменениям хемо-

реактивных свойств мембран клеток. По-видимому, крат-

ковременное раздражение голубого пятна или локаль-

ное микроионофоретическое подведение НА к клеткам

настолько «физиологично», что может вызвать только

кратковременные изменения хемореактивных свойств

мембран исследуемых нейронов. Для достижения ста-

бильных изменений этих свойств необходимо, видимо,

осуществить неоднократное или длительное раздражение

голубого пятна. Как известно, раздражение сопровожда-

ется снижением уровня норадреналина в различных

структурах ЦНС. Снижение НА в тканях мозга наблю-

дается при различных способах предъявления неопреде-

ленности раздражителей, приводящих к невротизации

животного.

Некоторое снижение уровня НА в тканях мозга

наблюдается по мере выработки временной связи [22].

По-видимому, это снижение НА в тканях мозга, скорее

всего, связано с кратковременной активизацией клеток

голубого пятна за счет предъявления сенсорных стимулов

во время выработки навыка [30] или за счет гуморального

влияния на структуры голубого пятна ряда гормонов

(в том числе АКТГ), повышение которых в крови имеет

место при стрессирующих воздействиях на организм [19].

Формирование и сохранение временных связей сопровож-

даются изменением хемореактивных свойств клеток,

принимающих участие в осуществлении этих процессов.