Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование

Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование

На модели пирамидного нейрона гиппокампа с реконструированным деревом дендритов, обладающих активными электрическими свойствами мембраны, исследовали влияния тонической активации дендритных рецепторных каналов, чувствительных к глутамату и ГАМК, на паттерны импульсной активности в аксоне и соответст...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Нейрофизиология
Дата:2014
Автори: Кулагина, И.Б., Каспиржный, А.В., Корогод, С.М.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України 2014
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148273
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование / И.Б. Кулагина, А.В. Каспиржный, С.М. Корогод // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 2. — С. 111-120. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148273
record_format dspace
spelling Кулагина, И.Б.
Каспиржный, А.В.
Корогод, С.М.
2019-02-17T19:31:50Z
2019-02-17T19:31:50Z
2014
Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование / И.Б. Кулагина, А.В. Каспиржный, С.М. Корогод // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 2. — С. 111-120. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
0028-2561
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148273
577.3:611.8:612:612.014 577.38
На модели пирамидного нейрона гиппокампа с реконструированным деревом дендритов, обладающих активными электрическими свойствами мембраны, исследовали влияния тонической активации дендритных рецепторных каналов, чувствительных к глутамату и ГАМК, на паттерны импульсной активности в аксоне и соответствующие им электрические процессы в дендритах. Активацию рецепторов указанных типов представляли введением однородно распределенных по мембране проводимостей Gse и Gsi, характеризуемых потенциалами инверсии тока 0 и –60 мВ соответственно. Установлено, что дендритная мембрана с потенциалзависимыми ионными каналами, свойственными нейронам данного типа, под действием сверхпороговой активации глутаматных рецепторов становится источником автоколебаний мембранного потенциала или стойкой деполяризации мембраны с характерными различиями электрических процессов в метрически асимметричныхя частях дендритного разветвления. На выходе нейрона при этом генерируются регулярные периодические или стохастические последовательности потенциалов действия (ПД), средняя частота следования которых f находится в логарифмической зависимости от Gse. Коактивация ГАМК-рецепторов (Gsi > 0) приводит к повышению порога и снижению частоты автоколебаний в дендритах (в данном случае в ветвях, где развивалась стойкая деполяризация, автоколебания возобновляются), а также к снижению средней частоты разрядов ПД, причем логарифмический характер зависимости f от Gse сохраняется. Обнаружен ранее не описанный эффект – трансформация разрядных паттернов (нерегулярного, стохастического, и регулярного, периодического) при определенных соотношениях проводимостей Gse и Gsi. Предполагается, что описанные особенности формирования разрядных паттернов у пирамидных нейронов гиппокампа обусловлены динамическим пространственным сопряжением локальных автоколебательных процессов. Это сопряжение зависит от геометрии и мембранных проводимостей дендритов, модулируется коактивацией рецепторов разных типов и определяется параметрической чувствительностью дендритных передаточных функций.
На моделі пірамідного нейрона гіпокампа з реконструйованим деревом дендритів, які мають активні електричні властивості мембрани, досліджували впливи тонічної активації дендритних рецепторних каналів, чутливих до глутамату та ГАМК, на патерни імпульсної активності в аксоні та відповідні їм електричні процеси в дендритах. Активацію рецепторів вказаних типів представляли введенням однорідно розподілених по мембрані провідностей Gse та Gsi, що характеризуються потенціалами інверсії струму 0 та –60 мВ відповідно. Встановлено, що дендритна мембрана з потенціалзалежними іонними каналами, характерними для нейронів даного типу, під дією надпорогової активації глутаматних рецепторів стає джерелом автоколивань мембранного потенціалу або стійкої деполяризації мембрани з характерними відмінностями електричних процесів у метрично асиметричних частинах дендритного розгалуження. На виході нейрона при цьому генеруються регулярні періодичні або стохастичні послідовності потенціалів (ПД), середня частота слідування яких f знаходиться в логарифмічній залежності від Gse. Коактивація ГАМК-рецепторів (Gsi > 0) призводила до підвищення порога та зниження частоти автоколивань у дендритах (у даному випадку в гілках, де розвивалася стійка деполяризація, автоколивання відновлюються), а також до зниження середньої частоти розрядів ПД, причому логарифмічний характер залежності f від Gse зберігається. Виявлено раніше не описаний ефект – трансформацію розрядних патернів (нерегулярного, стохастичного, та регулярного, періодичного) при певних співвідношеннях провідностей Gse та Gsі. Робиться припущення, що описані особливості формування розрядних патернів у пірамідних нейронах гіпокампа зумовлені динамічним просторовим спряженням локальних автоколивальних процесів. Це спряження залежить від геометрії та мембранних провідностей дендритів, що модулюється рецепторною коактивацією і визначається параметричною чутливістю дендритних передавальних функцій.
ru
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
Нейрофизиология
Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование
Організація активності пірамідних нейронів гіпокампа в умовах коактивації дендритних рецепторів, чутливих до глутамату та ГАМК: модельне дослідження
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование
spellingShingle Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование
Кулагина, И.Б.
Каспиржный, А.В.
Корогод, С.М.
title_short Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование
title_full Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование
title_fullStr Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование
title_full_unstemmed Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование
title_sort организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и гамк: модельное исследование
author Кулагина, И.Б.
Каспиржный, А.В.
Корогод, С.М.
author_facet Кулагина, И.Б.
Каспиржный, А.В.
Корогод, С.М.
publishDate 2014
language Russian
container_title Нейрофизиология
publisher Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
format Article
title_alt Організація активності пірамідних нейронів гіпокампа в умовах коактивації дендритних рецепторів, чутливих до глутамату та ГАМК: модельне дослідження
description На модели пирамидного нейрона гиппокампа с реконструированным деревом дендритов, обладающих активными электрическими свойствами мембраны, исследовали влияния тонической активации дендритных рецепторных каналов, чувствительных к глутамату и ГАМК, на паттерны импульсной активности в аксоне и соответствующие им электрические процессы в дендритах. Активацию рецепторов указанных типов представляли введением однородно распределенных по мембране проводимостей Gse и Gsi, характеризуемых потенциалами инверсии тока 0 и –60 мВ соответственно. Установлено, что дендритная мембрана с потенциалзависимыми ионными каналами, свойственными нейронам данного типа, под действием сверхпороговой активации глутаматных рецепторов становится источником автоколебаний мембранного потенциала или стойкой деполяризации мембраны с характерными различиями электрических процессов в метрически асимметричныхя частях дендритного разветвления. На выходе нейрона при этом генерируются регулярные периодические или стохастические последовательности потенциалов действия (ПД), средняя частота следования которых f находится в логарифмической зависимости от Gse. Коактивация ГАМК-рецепторов (Gsi > 0) приводит к повышению порога и снижению частоты автоколебаний в дендритах (в данном случае в ветвях, где развивалась стойкая деполяризация, автоколебания возобновляются), а также к снижению средней частоты разрядов ПД, причем логарифмический характер зависимости f от Gse сохраняется. Обнаружен ранее не описанный эффект – трансформация разрядных паттернов (нерегулярного, стохастического, и регулярного, периодического) при определенных соотношениях проводимостей Gse и Gsi. Предполагается, что описанные особенности формирования разрядных паттернов у пирамидных нейронов гиппокампа обусловлены динамическим пространственным сопряжением локальных автоколебательных процессов. Это сопряжение зависит от геометрии и мембранных проводимостей дендритов, модулируется коактивацией рецепторов разных типов и определяется параметрической чувствительностью дендритных передаточных функций. На моделі пірамідного нейрона гіпокампа з реконструйованим деревом дендритів, які мають активні електричні властивості мембрани, досліджували впливи тонічної активації дендритних рецепторних каналів, чутливих до глутамату та ГАМК, на патерни імпульсної активності в аксоні та відповідні їм електричні процеси в дендритах. Активацію рецепторів вказаних типів представляли введенням однорідно розподілених по мембрані провідностей Gse та Gsi, що характеризуються потенціалами інверсії струму 0 та –60 мВ відповідно. Встановлено, що дендритна мембрана з потенціалзалежними іонними каналами, характерними для нейронів даного типу, під дією надпорогової активації глутаматних рецепторів стає джерелом автоколивань мембранного потенціалу або стійкої деполяризації мембрани з характерними відмінностями електричних процесів у метрично асиметричних частинах дендритного розгалуження. На виході нейрона при цьому генеруються регулярні періодичні або стохастичні послідовності потенціалів (ПД), середня частота слідування яких f знаходиться в логарифмічній залежності від Gse. Коактивація ГАМК-рецепторів (Gsi > 0) призводила до підвищення порога та зниження частоти автоколивань у дендритах (у даному випадку в гілках, де розвивалася стійка деполяризація, автоколивання відновлюються), а також до зниження середньої частоти розрядів ПД, причому логарифмічний характер залежності f від Gse зберігається. Виявлено раніше не описаний ефект – трансформацію розрядних патернів (нерегулярного, стохастичного, та регулярного, періодичного) при певних співвідношеннях провідностей Gse та Gsі. Робиться припущення, що описані особливості формування розрядних патернів у пірамідних нейронах гіпокампа зумовлені динамічним просторовим спряженням локальних автоколивальних процесів. Це спряження залежить від геометрії та мембранних провідностей дендритів, що модулюється рецепторною коактивацією і визначається параметричною чутливістю дендритних передавальних функцій.
issn 0028-2561
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148273
citation_txt Организация активности пирамидных нейронов гиппокампа в условиях коактивации дендритных рецепторов, чувствительных к глутамату и ГАМК: модельное исследование / И.Б. Кулагина, А.В. Каспиржный, С.М. Корогод // Нейрофизиология. — 2014. — Т. 46, № 2. — С. 111-120. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT kulaginaib organizaciâaktivnostipiramidnyhneironovgippokampavusloviâhkoaktivaciidendritnyhreceptorovčuvstvitelʹnyhkglutamatuigamkmodelʹnoeissledovanie
AT kaspiržnyiav organizaciâaktivnostipiramidnyhneironovgippokampavusloviâhkoaktivaciidendritnyhreceptorovčuvstvitelʹnyhkglutamatuigamkmodelʹnoeissledovanie
AT korogodsm organizaciâaktivnostipiramidnyhneironovgippokampavusloviâhkoaktivaciidendritnyhreceptorovčuvstvitelʹnyhkglutamatuigamkmodelʹnoeissledovanie
AT kulaginaib organízacíâaktivnostípíramídnihneironívgípokampavumovahkoaktivacíídendritnihreceptorívčutlivihdoglutamatutagamkmodelʹnedoslídžennâ
AT kaspiržnyiav organízacíâaktivnostípíramídnihneironívgípokampavumovahkoaktivacíídendritnihreceptorívčutlivihdoglutamatutagamkmodelʹnedoslídžennâ
AT korogodsm organízacíâaktivnostípíramídnihneironívgípokampavumovahkoaktivacíídendritnihreceptorívčutlivihdoglutamatutagamkmodelʹnedoslídžennâ
first_indexed 2025-11-26T15:28:01Z
last_indexed 2025-11-26T15:28:01Z
_version_ 1850626493621731328
fulltext NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2 111 УДК 577.3:611.8:612:612.014 577.38 И. Б. КУЛАГИНА1,2, А. В. КАСПИРЖНЫЙ2, С. М. КОРОГОД1 ОРГАНИЗАЦИЯ АКТИВНОСТИ ПИРАМИДНЫХ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА В УСЛОВИЯХ КОАКТИВАЦИИ ДЕНДРИТНЫХ РЕЦЕПТОРОВ, ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ К ГЛУТАМАТУ И ГАМК: МОДЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ Поступила 05.05.13 На модели пирамидного нейрона гиппокампа с реконструированным деревом дендри- тов, обладающих активными электрическими свойствами мембраны, исследовали вли- яния тонической активации дендритных рецепторных каналов, чувствительных к глу- тамату и ГАМК, на паттерны импульсной активности в аксоне и соответствующие им электрические процессы в дендритах. Активацию рецепторов указанных типов пред- ставляли введением однородно распределенных по мембране проводимостей Gse и Gsi, характеризуемых потенциалами инверсии тока 0 и –60 мВ соответственно. Установле- но, что дендритная мембрана с потенциалзависимыми ионными каналами, свойствен- ными нейронам данного типа, под действием сверхпороговой активации глутаматных рецепторов становится источником автоколебаний мембранного потенциала или стой- кой деполяризации мембраны с характерными различиями электрических процессов в метрически асимметричныхя частях дендритного разветвления. На выходе нейрона при этом генерируются регулярные периодические или стохастические последовательности потенциалов действия (ПД), средняя частота следования которых f находится в лога- рифмической зависимости от Gse. Коактивация ГАМК-рецепторов (Gsi > 0) приводит к повышению порога и снижению частоты автоколебаний в дендритах (в данном случае в ветвях, где развивалась стойкая деполяризация, автоколебания возобновляются), а так- же к снижению средней частоты разрядов ПД, причем логарифмический характер зави- симости f от Gse сохраняется. Обнаружен ранее не описанный эффект – трансформация разрядных паттернов (нерегулярного, стохастического, и регулярного, периодического) при определенных соотношениях проводимостей Gse и Gsi. Предполагается, что описан- ные особенности формирования разрядных паттернов у пирамидных нейронов гиппо- кампа обусловлены динамическим пространственным сопряжением локальных автоко- лебательных процессов. Это сопряжение зависит от геометрии и мембранных проводи- мостей дендритов, модулируется коактивацией рецепторов разных типов и определяет- ся параметрической чувствительностью дендритных передаточных функций. КЛюЧЕВЫЕ СЛОВА: гиппокамп, дендриты, асимметрия, рецепторные и потенциалзависимые ионные каналы, передаточные характеристики, электриче- ская активность нейронов. 1 Международный центр молекулярной физиологии (Днепропетровское отделение) НАН Украины (Украина). 2 Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины (Украина). Эл. почта: kulagina_iryna@yahoo.com (И. Б. Кулагина). ВВЕДЕНИЕ Механизмы формирования паттернов импульс- ной активности нейронов и нейронных популя- ций представляют собой фундаментальную и до настоящего времени не решенную проблему био- физики и физиологии ЦНС, актуальную также для медицины, психологии и информатики. В частно- сти, остаются нераскрытыми или противоречивы- ми многие аспекты ритмогенеза в такой структуре, как гиппокамп. Интерпретация процессов генера- ции церебральных ритмов, включая гиппокампаль- ные ритмы, базируется в основном на сопоставле- нии колебаний внеклеточных потенциалов поля (в том числе ЭЭГ-ocцилляций) с характеристиками импульсной активности пирамидных нейронов и тормозных интернейронов [1–3]. Результаты теоре- тических [4] и экспериментальных [5] исследова- ний, однако, показали, что из-за пространственной фильтрации высокочастотных составляющих элек- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2112 И. Б. КУЛАГИНА, А. В. КАСПИРЖНЫЙ, С. М. КОРОГОД трических сигналов дендритами основной вклад в потенциалы поля обеспечивают не быстрые про- цессы (потенциалы действия – ПД), генерируемые на выходе нейрона, а на порядок более медленные токи, генерируемые в области синаптических вхо- дов, свыше 90 % которых расположены на дендри- тах. К такому же классу событий относятся токи, связанные с длительным пребыванием дендри- тов в состоянии высокой деполяризации, извест- ном как гигантские деполяризационные потенциа- лы [6], или пароксизмальные деполяризационные сдвиги. Такие феномены возникают, например, в результате действия данного трансмиттера, высво- бождаемого астроцитарной глией на дендритные внесинаптические рецепторы, чувствительные к глутамату [7]. Привлекают внимание также ритмо- генные эффекты тонической активации внесинап- тических рецепторов, чувствительных к возбужда- ющим и тормозным нейромедиаторам. Последние накапливаются в межклеточном пространстве вследствие «перелива» из синаптических щелей или высвобождения из глиальных клеток [8, 9]. Ритмогенные эффекты тонической активации ре- цепторных каналов заслуживают внимания также с учетом результатов наших недавних теоретических исследований [10]. Было продемонстрировано, что в зависимости от интенсивности однородной то- нической активации возбуждающих синапсов, рас- положенных на дендритах, пирамидные нейроны неокортекса способны генерировать весьма разно- образные эндогенные периодические или стохасти- ческие импульсные паттерны. Эти паттерны связа- ны с синхронными или асинхронными переходами между состояниями низкой и высокой деполяриза- ции мембраны в асимметричных частях активного разветвления дендрита. Подобные эффекты, корре- лирующие с зависимыми от изменений проводимо- сти дендритной мембраны изменениями передаточ- ных свойств асимметричных ветвей и поддеревьев [10–13], были обнаружены также в нейронах Пур- кинье мозжечка [12, 14] и стволовых мотонейронах [15]. Однако неизвестно, присущи ли аналогичные феномены и зависимости гиппокампальным пира- мидным нейронам и существуют ли специфические особенности формирования эндогенных паттернов у нейронов данного типа (в частности, связанные с характерными для таких клеток влияниями со сто- роны ГАМК-эргических интернейронов, что при- водит к так называемому шунтирующему торможе- нию). Вышеупомянутые обстоятельства мотивировали выполнение данного исследования, целью которого было выяснение влияний тонической коактивации дендритных хеморецепторних каналов, чувстви- тельных к глутамату и ГАМК, на изменения мем- бранного потенциала в дендритах и паттерны им- пульсации, генерируемые на выходе пирамидных нейронов гиппокампа. МЕТОДИКА Исследования были выполнены на разработанных в программной среде «NEURON» многокомпар- тментных моделях пирамидных нейронов гиппо- кампа. Модели включали в себя сому, проксималь- ный немиелинизированный участок аксона и дендритное разветвление, которое имело либо упро- щенную, либо сложную геометрию, основанную на результатах реконструкции. Информация отно- сительно последней была получена из баз данных открытого доступа ModelDB и NeuroMorpho.org. Подобно модели Хеммонда и соавт. [16] (номер доступа 101629 в базе данных ModelDB), в ден- дритной мембране исследуемых нейронов при- сутствовали потенциалзависимые каналы – инак- тивирующиеся натриевые, кальциевые (N-, L- и T-типов), калиевые (задержанного выпрямления, мускариновые М-типа, быстро инактивирующие- ся А-типа и медленно инактивирующиеся D-типа), неспецифические катионные, активирующиеся ги- перполяризацией (каналы h-типа), а также каль- цийзависимые калиевые (типов KC и KAHP). В дендритах имелся простой механизм удаления Са2+, обеспечивавший релаксацию всплеска концентра- ции последнего до базального уровня 50 нМ с по- стоянной времени 100 мс [12, 16, 17]. Кроме того, в дендритную мембрану нами были включены хемо- рецепторные каналы, чувствительные к глутамату и ГАМК. Их однородную тоническую синаптиче- скую активацию моделировали путем внесения по- стоянной проводимости, связанной с равновесным потенциалом синаптического тока 0 или –60 мВ со- ответственно [12, 18]. Пассивные электрические передаточные свой- ства дендритов характеризовали функцией относи- тельной эффективности соматопетальной передачи тока Т(х) и сопряженной с ней функцией параме- трической чувствительности, определяемой изме- нением Т(х) на единицу изменения удельной мем- бранной проводимости Gm (или сопротивления Rm = Gm –1), как это было подробно описано в пред- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2 113 ОРГАНИЗАЦИЯ АКТИВНОСТИ ПИРАМИДНЫХ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА ыдущих работах [13, 19, 20]. Вызванную раздельной или совместной актива- цией глутамат- и ГАМК-эргических синаптических проводимостей импульсную активность на выходе нейронов характеризовали зависимостями «синап- тическая интенсивность – средняя частота импуль- сации». Для количественного описания таких зави- симостей, как и в предыдущих работах [14, 15, 21], строили аппроксимирующие функции, в частности логарифмическую f(Gse) = K0 + K1·ln(Gse + K2). Для определения коэффициентов K0, K1 и K2, обеспечи- вающих лучшее приближение, использовали метод наименьших квадратов. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Морфометрические и пассивные передаточные ха- рактеристики дендритов. Исследуемый рекон- струированный нейрон обладал семью первичны- ми (отходящими от сомы) дендритами, один из которых интенсивно ветвился и образовывал апи- кальное дерево, а шесть остальных – противопо- ложно ориентированное базальное (рис. 1, А). Апикальный дендрит начинал ветвиться на рассто- янии 50 мкм от сомы и образовывал протяженные (600–700 мкм) поддеревья, в проксимальных частях которых имелись более короткие (200–300 мкм) от- ветвления, подобные косым (oblique) дендритам у пирамидных нейронов новой коры. Сложность апи- кального дерева достигала максимума (20 ветвей) на расстояниях 220–260 мкм от сомы и после некото- рого спада оставалась практически на одном уров- не на большом протяжении (300–600 мкм), варь- ируя в относительно узком диапазоне (от девяти до 12 ветвей) (Б, 1). Базальные дендриты имели про- тяженность 200–300 мкм; начиная с расстояний 40 мкм от сомы все они, кроме одного, имели ветвле- ния нескольких порядков (А). Базальное дерево в целом имело максимальную сложность (29 ветвей) 7 6 5 4 3 2 1 1 1 2 2 3 3 7006005004003002001000 40 30 20 10 7006005004003002001000 А 1 2 мкм б б а 100 мкм а в в г г мкм Б В Р и с. 1. Сложность и метрическая асимметрия реконструированного дендритного разветвления пирамидного нейрона зоны СА3 гиппокампа. А – дендрограмма (1) и трехмерное изображение исследуемого нейрона (2): а–г – точки регистрации значений мембранного потенциала, представленных на рис. 5. Б – функция сложности, представленная числом ветвей (ось ординат) на разных маршрутных расстояниях от сомы (ось абсцисс, мкм), для апикального и базального дендритных деревьев (1 и 2 соответственно) и разветвления в целом (3). В – гистограмма распределения длин дендритных маршрутов как характеристика метрической асимметрии. По оси абсцисс – маршрутное расстояние от сомы до конца данного дендрита, мкм; по оси ординат – количество концов на данном маршрутном расстоянии (бин 10 мкм). 1–3 – то же, что и на Б. Р и с. 1. Складність та метрична асиметрія реконструйованого дендритного розгалуження пірамідного нейрона зони СА3 гіпокампа. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2114 И. Б. КУЛАГИНА, А. В. КАСПИРЖНЫЙ, С. М. КОРОГОД на маршрутных расстояниях 140–180 мкм от сомы (Б, 2), что также определяло максимальную слож- ность всего разветвления данного нейрона (Б, 3). Морфометрические характеристики указывают на выраженную метрическую асимметрию, связан- ную, в частности, с существенными различиями протяженности как у апикального и базального де- ревьев, так и у разных маршрутов (поддеревьев) в пределах разветвлений апикального дендрита (В). Описанные выше морфометрические параметры дендритного разветвления отражались в особенно- стях пассивной передачи тока вдоль ветвей и чув- ствительности такой передачи к изменениям одно- родной удельной проводимости мембраны (рис. 2). Метрическая асимметрия ветвлений обусловливала электрическую асимметрию, которая выражалась в различии эффективности передачи тока Т(х) вдоль асимметричных ветвей и количественно характе- ризовалась средней разностью Т(х) между эквиди- стантными точками сестринских ветвей, получен- ной с помощью усреднения по всем парам таких ветвей в целом разветвлении, а также в его апи- кальном и базальном деревьях (рис. 2, 1–3 соответ- ственно). Подобно тому, что наблюдалось на моде- лях нейронов других типов [14, 21, 22], с ростом мембранной проводимости эффективность пассив- ной передачи тока вдоль всех дендритных марш- рутов падала в асимметричных ветвях с разной крутизной, в результате чего электрическая асим- метрия вначале увеличивалась, достигала максиму- ма и затем уменьшалась. Размер (протяженность) дендритов определял уровни мембранной прово- димости, при которых достигалась наибольшая электрическая асимметрия у метрически асимме- тричных областей разветвления. Так, средняя элек- трическая асимметрия у более протяженного апи- кального дерева имела место при Gm = 0.3 мСм/см 2, у почти втрое более короткого базального – при Gm = 1.5 мСм/см 2, а у всего разветвления в целом – при Gm = 1.0 мСм/см 2. Паттерны разряда в условиях тонической акти- вации рецепторных каналов дендритной мембра- ны. Импульсная активность модельного пирамид- ного нейрона гиппокампа с реконструированным активным дендритным разветвлением имела следу- ющие особенности. В отсутствие ГАМК-эргической коактивации тоническая активация глутаматерги- ческих синапсов приводила к генерации длитель- ных последовательностей ПД при значениях удель- ной проводимости Gse, превышавших 36 мкСм/см 2. Как показывают типичные примеры (рис. 3, А), с увеличением Gse ПД следовали с более коротки- ми межимпульсными интервалами (МИИ) и, со- ответственно, с более высокой частотой. При- мечательным было то, что в широком диапазоне значений глутаматергической проводимости Gse (от порогового – 37 мкСм/см2 – до приблизительно 70 мкСм/см2) в пределах всего 10-секундного пе- риода регистрации (или на ее длительных началь- ных этапах, как, например, при Gse = 40 мкСм/см 2) паттерны импульсной активности были стохасти- ческими, т. е. ПД следовали со случайными МИИ (интервалограммы в правой колонке на А). При Gse = 70 мкСм/см 2 и выше паттерны становились ре- гулярными (периодическими); ПД следовали с по- стоянными МИИ, тем более короткими, чем боль- шей была возбуждающая проводимость. Следует также отметить, что величина Gse, которая была пороговой для возникновения непрерывного раз- ряда ПД на выходе нейрона (37 мкСм/см2), значи- тельно превышала пороговую проводимость (около 17 мкСм/см2) для возникновения непрерывных ав- токолебаний мембранного потенциала в изолиро- ванных фрагментах (компартментах) дендритной мембраны со свойствами, идентичными свойствам мембраны апикальных и базальных дендритов кле- ток данного типа (не иллюстрируется). ∆T/∆Tmax 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1086420 1 2 3 мС/см2 Р и с. 2. Зависимость электрической асимметрии реконструи- рованного дендритного разветвления в целом (3), а также его апикального и базального поддеревьев (1 и 2 соответственно) от пассивной удельной проводимости дендритной мембраны Gm (мСм/см 2). Показателем электрической асимметрии является нормирован- ная величина DТ/DТmax – средняя разность эффективности пе- редачи тока DТ в точках сестринских ветвей, равноудаленных от сомы и общего узла ветвления на расстояние, которое соот- ветствует концу короткой ветви, отнесенная к максимальному значению DТmax. Усреднение по всем парам сестринских ветвей разветвления в целом (n = 63) или его апикального и базального деревьев (n = 40 и n = 23 соответственно). Р и с. 2. Залежність електричної асиметрії реконструйованого дендритного розгалуження в цілому (3), а також його апікаль- ного і базального піддерев (1 і 2 відповідно) від пасивної пито- мої провідності дендритної мембрани Gm (мСм/см 2). NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2 115 ОРГАНИЗАЦИЯ АКТИВНОСТИ ПИРАМИДНЫХ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА Тоническая коактивация ГАМК-эргических ре- цепторных каналов дендритной мембраны той же клетки приводила к характерным количественным и качественным изменениям разрядных паттернов (напр., А и Б на рис. 3). Часть таких изменений была вполне прогнозируемой. В число их входи- ли возникновение непрерывного разряда при более высоких пороговых значениях возбуждающей про- водимости Gse, блокирование такого разряда, вы- званного достаточно интенсивным синаптическим возбуждением, при соответствующем увеличении ГАМК-эргической проводимости Gsi, увеличение МИИ (снижение частоты следования ПД), тем бо- лее выраженное, чем большей была интенсивность ГАМК-эргической синаптической коактивации. На наш взгляд, новыми являлись количественные ха- рактеристики этих эффектов. Однако едва ли не са- мыми интересными, трудно прогнозируемыми и ранее не описанными феноменами были переклю- чения типов разрядного паттерна (качественные трансформации импульсных последовательностей) при определенных соотношениях коактивирован- ных проводимостей Gse и Gsi. Типичным примером является регуляризация стохастических паттернов. В этом случае стохастический паттерн, генериро- вавшийся в условиях изолированной активации глу- таматергических рецепторных каналов, превращал- ся в регулярный паттерн, который характеризовался периодически повторяющимися последовательно- стями МИИ, разделяющих ПД. Такие повторяющи- 40 45 50 60 65 70 55 500 0 60300 80 0 80400 80 0 120600 40 0 120600 40 0 160800 40 0 1000 800 0 40200 80 0 80400 80 0 80400 80 0 120600 40 0 120600 40 0 1000 40 0 1000 0 120 80400 А Gsi= 0 мкСм/см2 мкСм/см2 100 мВ 200 мс Gse мс мс Gsi= 4 мкСм/см2 Б 100 мВ 200 мс Р и с. 3. Разряды потенциалов действия (ПД) на выходе пирамидного нейрона гиппокампа, генерируемые при разной интенсивности тонической активации глутаматергических рецепторных каналов в условиях отсутствия (А) и наличия (Б) коактивации ГАМК- эргических рецепторных каналов, однородно распределенных на дендритах. Синаптическую активацию моделировали путем внесения в дендритную мембрану соответствующих постоянных проводимостей – глутаматергической Gse и ГАМК-эргической Gsi. Горизонтальные ряды соответствуют одинаковым значениям Gse, указанным слева (мкСм/см2). На А и Б – полученные соответственно при Gsi = 0 и Gsi = 4 мкСм/см 2 последовательности ПД (левая колонка; пунктиром показан уровень 0 мВ) и интервалограммы (правая колонка; по оси абсцисс – порядковый номер ПД; по оси ординат – межимпульсный интервал – МИИ, мс). Прямоугольники охватывают участки с периодически повторяющимися последовательностями МИИ. Р и с. 3. Розряди потенціалів дії на виході пірамідного нейрона гіпокампа, які генеруються при різній інтенсивності тонічної активації глутаматергічних рецепторних каналів в умовах відсутності (А) та наявності (Б) коактивації ГАМК-ергічних рецепторних каналів, однорідно розподілених на дендритах. Gse NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2116 И. Б. КУЛАГИНА, А. В. КАСПИРЖНЫЙ, С. М. КОРОГОД еся последовательности МИИ на интервалограм- мах отображаются точками, расположенными на одном или нескольких параллельных горизонталь- ных уровнях (см. ограниченные прямоугольника- ми фрагменты на Б). Некоторые периодически по- вторяющиеся последовательности, возникающие в результате регуляризации, могут быть доволь- но сложными. Примером могут служить таковые при ГАМК-эргической коактивации интенсивно- стью Gsi = 4 мкСм/см 2 на фоне глутаматергиче- ской активации интенсивностью Gse = 60 мкСм/см 2. В этом случае стохастический паттерн, генериро- вавшийся в отсутствие ГАМК-эргической коакти- вации (А), превращался в регулярный. В нем пе- риодически повторялись одни и те же группы из пяти ПД, разделенных внутри группы интервала- ми 37.1, 36.1, 32.8 и 34.9 мс. Та же коактивация ГАМК-эргических каналов вызывала противопо- ложный эффект, приводя к рандомизации регуляр- ных паттернов, если она осуществлялась на фоне низко- (Gse = 40 мкСм/см 2) или высокоинтенсивной (Gse = 70 мкСм/см 2) глутаматергической активации (А и Б, верхний и нижний ряды интервалограмм). При этом рандомизировались простые периодиче- ские паттерны, в которых ПД следовали с постоян- ными МИИ, равными в первом и втором случаях низко- и высокочастотного паттернов соответствен- но 120.75 и 25.5 мс (верхняя и нижняя интервало- граммы на А). Количественные показатели описанных выше им- пульсных паттернов подытожены в графиках соотно- шений «интенсивность синаптической активации – средняя частота выходной импульсации» (рис. 4), которые мы, в частности, исследовали на предмет соответствия логарифмическому закону (см. Мето- дику). Аппроксимация зависимостей логарифмиче- скими функциями приводила к схождению во всех рассмотренных случаях. Так, например, резуль- тат аппроксимации графика, соответствовавшего G si = 0 мкС/см 2 (белые кружки), был таким: K0 = –122.78 ± 41.4; K1 = 40.01 ± 8.82; K2 = –12.4 ± ± 8.6 (n = 7, значение критерия хи-квадрат 1.46). Важная информация о дендритном происхожде- нии исследуемых паттернов выходной импульсной активности пирамидного нейрона была почерпнута из так называемых дендритных пространственных автографов (spatial signatures). Для их получения на реконструированное дендритное разветвление и его дендрограммы (рис. 1, А) наносили динамиче- ские (изменяющиеся во времени) пространствен- ные карты потенциалов на дендритной мембране, зарегистрированных одновременно с разрядами ПД, которые генерировались на выходе нейрона. Данные карты указали на существование суще- ственных различий мембранных электрических процессов, протекающих в асимметричных подде- ревьях. Это, в конечном счете, является иллюстра- цией биофизических механизмов, задействованных в формирование выходных паттернов при актива- ции дендритных рецепторных каналов. Основ- ные особенности упомянутых пространственных карт-автографов иллюстрируются представленны- ми на рис. 5 одновременными записями изменений мембранного потенциала в аксоне и четырех точ- ках асимметричных поддеревьев апикального ден- дрита (локализацию см. на рис. 1, А). Из выбран- ных четырех дендритных точек три принадлежали ветвям наиболее протяженного поддерева – самой длинной (г, расстояние от сомы 704 мкм), несколь- ко более короткой (в, расстояние 653 мкм) и поч- ти втрое более короткой (a, расстояние 266 мкм). Четвертая точка (б) располагалась на асимметрич- ном менее протяженном поддереве, на дистальном конце одной из его длиннейших ветвей (расстояние 40 30 20 10 0 7060504030 Р и с. 4. Зависимость средней частоты разряда на выходе пирамидного нейрона гиппокампа от интенсивности тонической активации глутаматергических рецепторных каналов при отсутствии и наличии коактивации ГАМК- эргических рецепторных каналов, равномерно распределенных по дендритной мембране. График построен по данным, часть которых представлена на рис. 3. По оси абсцисс – удельная проводимость глутаматергических каналов Gse (мкСм/см 2) как мера интенсивности тонического синаптического возбуждения; по оси ординат – средняя частота разряда (с–1). Маркеры 0–5 соответствуют разным значениям удельной проводимости ГАМК-эргических рецепторных каналов Gsi (мкСм/см 2). Р и с. 4. Залежність середньої частоти розряду на виході піра- мідного нейрона гіпокампа від інтенсивності тонічної активації глутаматергічних рецепторних каналів при відсутності та наяв- ності коактивації ГАМК-ергічних рецепторних каналів, рівно- мірно розподілених по дендритній мембрані. мкСм/см2 с–1 NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2 117 ОРГАНИЗАЦИЯ АКТИВНОСТИ ПИРАМИДНЫХ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА 26+0 35+0 45+0 60+0 60+424+0 от сомы 581 мкм). Глутаматергическая активация при значении Gse = 24 мкСм/см 2 была недостаточ- ной для генерации разрядов на выходе нейрона и вызывала лишь подпороговые сдвиги мембранного потенциала до определенного стационарного уров- ня деполяризации; последняя была наибольшей на дистальных концах апикальных поддеревьев (рис. 5, А) и снижалась в соматопетальном направ- лении. При этом в наиболее протяженном подде- реве в начале синаптической активации возникал одиночный ПД (г). Повышение интенсивности глу- таматергической активации до Gse = 26 мкСм/см 2 (Б) вызывало несколько бóльшие стационарные деполяризационные сдвиги мембранного потен- циала (a–в), а в дистальной части вышеупомяну- того наиболее протяженного поддерева – высоко- амплитудные колебания мембранного потенциала, т. е. пики (г). Уровень пиковой деполяризации со- ставлял порядка 40 мВ, а ширина пика на полумак- симальном уровне – около 1.5 мс. Данные колеба- ния по сути представляли собой дендритные ПД; они бездекрементно распространялись в направле- нии сомы и сопряженных поддеревьев, но затухали в бифуркациях первого-второго порядков. Поэтому на выходе нейрона ПД не возникали. При дальней- шем повышении интенсивности активации глута- матергических рецепторных каналов до значения Gse = 35 мкСм/см 2 (В) в самой длинной ветви наибо- лее протяженного дендритного поддерева частота колебаний увеличивалась (г); в соседнем, несколь- ко более коротком, дендрите возникали колеба- ния меньшей частоты (в) и осцилляции еще мень- шей частоты – в короткой ветви этого же поддерева (а). В асимметричном и менее протяженном под- дереве наблюдалось дальнейшее повышение уров- ня стационарной деполяризации, которой предше- ствовали два ПД, но колебания не возникали (в). Одновременно в аксоне в начале активации так- 80 мВ 1 с Gse + Gsi (мкСм/см2) А г в б а Акс Б В Г Д Е Р и с. 5. Дендритные пространственные автографы паттернов электрической активности, генерируемой пирамидным нейроном гиппокампа в условиях тонической активации дендритных рецепторных каналов. Горизонтальные ряды – мембранные потенциалы, зарегистрированные в показанных на рис. 1, А точках дендритного разветвления (а–г) и в аксоне (Акс) при разных значениях глутаматергической (Gse) и ГАМК-эргической (Gsi) синаптических проводимостей дендритной мембраны (указаны над соответствующими колонками А–Е, мкСм/см2). Калибровка общая для всех записей. Штриховой линией указан уровень 0 мВ. Р и с. 5. Дендритні просторові автографи патернів електричної активності, яка генерується пірамідним нейроном гіпокампа в умовах тонічної активації дендритних рецепторних каналів. NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2118 И. Б. КУЛАГИНА, А. В. КАСПИРЖНЫЙ, С. М. КОРОГОД же генерировались лишь два ПД, после которых наблюдались стохастические подпороговые изме- нения мембранного потенциала (Акс). Таким об- разом, при подпороговых (для генерации непрерыв- ного разряда на выходе нейрона) интенсивностях высокоамплитудные электрические колебания раз- ной частоты охватывали более или менее крупные дистальные области дендритного разветвления. С повышением интенсивности синаптической актива- ции до уровня, заметно превышавшего порог гене- рации непрерывного разряда ПД на выходе нейрона (Gse = 45 мкСм/см 2; Г), происходили характер- ные изменения сценариев электрической активно- сти в асимметричных поддеревьях. А именно, на участках, где незатухающие колебания возникали при наименьшей интенсивности, в данных усло- виях колебания быстро затухали, и мембранный потенциал переходил в режим стойкой деполяриза- ции (г). На участках, где до такого повышения на- блюдались низкочастотные колебания, частота по- следних повышалась (в, a), а там, где колебаний не было, они возникали (б). С дальнейшим повыше- нием интенсивности глутаматергической активации (Gse = 60 мкСм/см 2; Д) дендритные участки, где до этого отмечался режим незатухающих колеба- ний, переходили в режим «затухающие колебания – стойкая деполяризация» (в). Там же, где такой режим устанавливался ранее, сокращалось вре- мя затухания колебаний, и, соответственно, ско- рее устанавливалась стойкая деполяризация (г). На остальных дендритных участках с колебательными режимами частота колебаний повышалась (a, б), а на выходе нейрона (Акс) возрастала частота следо- вания ПД. Заслуживают внимания особенности эффек- та тонической ГАМК-эргической коактивации (рис. 5, Е). Демонстративным является пример с таким соотношением проводимостей глутаматер- гических и ГАМК-эргических рецепторных ка- налов (Gse = 60 и Gsi = 4 мкСм/см 2), при котором ГАМК-эргическая коактивация приводила к сме- не стохастического паттерна выходной импульса- ции регулярным периодическим (см. также рис. 3). Сравнение пространственных автографов этих двух паттернов (рис. 5, Д, Е) показывает следующее. Вы- званное ГАМК-эргической коактивацией сниже- ние частоты и регуляризация выходного разряда (Акс; см. также рис. 3) сопровождались возвратом к режиму незатухающих (теперь, однако, высокоча- стотных) колебаний на участках, где реализовался режим «затухающие колебания – стойкая деполя- ризация» (Е, в, г), и разнонаправленными измене- ниями частоты незатухающих колебаний на других участках (Е, a, б). Особенностью таких изменений на дендритных участках, относительно близких к соме (а), было усложнение колебательного процес- са; деполяризационные пики группировались в пе- риодически повторяющиеся последовательности с разными межпиковыми интервалами внутри такой последовательности. Характерно, что соответству- ющий периодический паттерн разряда на выходе нейрона в данном случае (см. рис. 3) также форми- ровался повторяющимися группами из пяти ПД с разными внутригрупповыми МИИ. Очевидно, что в условиях пространственной однородности как биофизических свойств мем- браны, так и тонической глутаматергической ак- тивации единственной биофизической причиной различий электрических процессов в разных ча- стях дендритного разветвления является неоди- наковость латеральных токов сопряжения между участками асимметричных частей дендритов, т. е. обусловленная метрической асимметрией элек- трическая асимметрия дендритного ветвления. Что же касается эффектов тонической коактива- ции ГАМК-эргических рецепторных каналов, то, как и в случае активации глутаматергических кана- лов, эти эффекты являются дуальными, резистив- но-вольтаическими. Вольтаический эффект связан с потенциалом равновесия (инверсии) синаптиче- ского тока. У рассматривавшихся модельных ней- ронов потенциал равновесия ГАМК-эргического тока близок к потенциалу покоя. Поэтому, хотя по- тенциал равновесия для этого тока и не является гиперполяризационным, ГАМК-ток все же проти- водействует сдвигу мембранного потенциала к де- поляризационному потенциалу равновесия для глутаматергического тока в результате шунтиро- вания мембраны. Именно данный эффект являет- ся основной причиной возврата от стойкой депо- ляризации к незатухающим колебаниям на одних участках и снижению частоты таких колебаний – на других. Резистивный эффект связан со снижени- ем мембранного сопротивления (ростом мембран- ной проводимости), что при неизменном омическом (пассивном) сопротивлении дендритного сердечни- ка ведет к перераспределению общего локального тока между его составляющими – трансмембран- ным током и осевым током, т. е. током сопряже- ния. С учетом характерной параметрической чув- ствительности электрической передачи в дендритах к изменениям мембранной проводимости и, соот- NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2 119 ОРГАНИЗАЦИЯ АКТИВНОСТИ ПИРАМИДНЫХ НЕЙРОНОВ ГИППОКАМПА ветственно, мембранного сопротивления [13, 20] именно резистивный эффект ГАМК-эргической ко- активации, т. е. повышение общей проводимости мембраны, является вероятной биофизической при- чиной синхронизации (согласования) колебатель- ных процессов в асимметричных поддеревьях и, соответственно, регуляризации паттернов выходно- го разряда в условиях определенных соотношений проводимостей глутамат- и ГАМК-эргических ре- цепторных каналов дендритной мембраны в усло- виях их тонической коактивации. В дальнейших исследованиях еще предстоит вы- яснить возможные причины того, что стохастиче- ские паттерны возникали в пирамидном нейроне гиппокампа уже при низких интенсивностях то- нического синаптичского возбуждения, тогда как в нейронах других типов они приходили на смену периодическим после существенного повышения интенсивности активации [10, 14, 15]. Возможно, данная особенность связана с тем, что присутству- ющие в дендритной мембране гиппокампальных пирамидных нейронов потенциалзависимые каналы обладают кинетическими свойствами, существен- но отличными от таковых у нейронов иных типов. Авторы настоящей работы – И. Б. Кулагина, А. В. Кас- пиржный и С. М. Корогод – подтверждают, что у них отсут- ствует конфликт интересов. І. Б. Кулагіна1,2, А.В. Каспіржний2, С. М. Корогод1 ОРГАНІЗАЦІЯ АКТИВНОСТІ ПІРАМІДНИХ НЕЙРОНІВ ГІПОКАМПА В УМОВАХ КОАКТИВАЦІЇ ДЕНДРИТНИХ РЕЦЕПТОРІВ, ЧУТЛИВИХ ДО ГЛУТАМАТУ ТА ГАМК: МОДЕЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ 1Міжнародний центр молекулярної фізіології (Дніпропетровське відділення) НАН України (Україна). 2Дніпропетровська медична академія МОЗ України (Україна). Р е з ю м е На моделі пірамідного нейрона гіпокампа з реконструйова- ним деревом дендритів, які мають активні електричні влас- тивості мембрани, досліджували впливи тонічної активації дендритних рецепторних каналів, чутливих до глутамату та ГАМК, на патерни імпульсної активності в аксоні та від- повідні їм електричні процеси в дендритах. Активацію ре- цепторів вказаних типів представляли введенням однорідно розподілених по мембрані провідностей Gse та Gsi, що ха- рактеризуються потенціалами інверсії струму 0 та –60 мВ відповідно. Встановлено, що дендритна мембрана з потен- ціалзалежними іонними каналами, характерними для нейро- нів даного типу, під дією надпорогової активації глутамат- них рецепторів стає джерелом автоколивань мембранного потенціалу або стійкої деполяризації мембрани з характер- ними відмінностями електричних процесів у метрично аси- метричних частинах дендритного розгалуження. На виході нейрона при цьому генеруються регулярні періодичні або стохастичні послідовності потенціалів (ПД), середня часто- та слідування яких f знаходиться в логарифмічній залежнос- ті від Gse. Коактивація ГАМК-рецепторів (Gsi > 0) призводила до підвищення порога та зниження частоти автоколивань у дендритах (у даному випадку в гілках, де розвивалася стійка деполяризація, автоколивання відновлюються), а також до зниження середньої частоти розрядів ПД, причому логариф- мічний характер залежності f від Gse зберігається. Виявлено раніше не описаний ефект – трансформацію розрядних па- тернів (нерегулярного, стохастичного, та регулярного, пері- одичного) при певних співвідношеннях провідностей Gse та Gsі. Робиться припущення, що описані особливості форму- вання розрядних патернів у пірамідних нейронах гіпокам- па зумовлені динамічним просторовим спряженням локаль- них автоколивальних процесів. Це спряження залежить від геометрії та мембранних провідностей дендритів, що мо- дулюється рецепторною коактивацією і визначається пара- метричною чутливістю дендритних передавальних функцій. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. P. Fries, D. Nikolić, and W. Singer, “The gamma cycle,” Trends Neurosci., 30, 309-316 (2007). 2. E. O. Mann, C. A. Radcliffe, and O. Paulsen, “Hippocampal gamma-frequency oscillations: from interneurones to pyramidal cells, and back,” J. Physiol., 562, 55-63 (2005). 3. E. O. Mann and O. Paulsen, “Role of GABAergic inhibition in hippocampal network oscillations,” Trends Neurosci., 30, 343- 349 (2007). 4. К. Ю. Богданов, В. Б. Головчинский, “Физические основы регистрации быстрых и медленных электрических колебаний в коре больших полушарий”, Биофизика, 14, 530-536 (1969). 5. U. Mitzdorf and W. Singer, “Excitatory synaptic ensemble properties in the visual cortex of the macaque monkey: a current source density analysis of electrically evoked potentials,” J. Comp. Neurol., 187, 71-83 (1979). 6. M. H. Mohajerani and E. Cherubini, “Role of giant depolarizing potentials in shaping synaptic currents in the developing hippocampus,” Crit. Rev. Neurobiol., 18, 13-23 (2006). 7. G. F. Tian, H. Azmi, T. Takano, et al., “An astrocytic basis of epilepsy,” Nat. Med., 11, 973-981 (2005). 8. J. G. Tasker, S. H. Oliet, J. S. Bains, et al., “Glial regulation of neuronal function: from synapse to systems physiology,” J. Neuroendocrinol., 24, 566-576 (2012). 9. M. Rodriguez, M. Sabate, C. Rodriguez-Sabate, et al., “The role of non-synaptic extracellular glutamate,” Brain Res. Bull., 93, 17-26 (2013). 10. S. M. Korogod and S. Tyc-Dumont, Electrical Dynamics of the Dendritic Space, Cambridge Univ. Press, Cambridge, New NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2014.—T. 46, № 2120 И. Б. КУЛАГИНА, А. В. КАСПИРЖНЫЙ, С. М. КОРОГОД York, Melbourne, et al. (2009). 11. S. M. Korogod, I. B. Kulagina, V. I. Kukushka, et al., “Spatial reconfiguration of charge transfer effectiveness in active bistable dendritic arborizations,” Eur. J. Neurosci., 16, 2260- 2270 (2002). 12. I. B. Kulagina, S. M. Korogod, G. Horcholle-Bossavit, et al., “The electro-dynamics of the dendritic space in Purkinje cells of the cerebellum,” Arch. Ital. Biol., 145, 211-233 (2007). 13. S. M. Korogod and A. V. Kaspirzhny, “Parameter sensitivity of distributed transfer properties of neuronal dendrites: a passive cable approximation,” Biol. Cybern., 98, No. 2, 87-100 (2008). 14. I. B. Кulagina, T. Launey, V. I. Кukushka, and S. M. Коrogod, “Conversion of electrical and synaptic actions into impulse discharge patterns in Purkinje neurons with active dendrites: a simulation study,” Neurophysiology, 44, 187-200 (2012). 15. S. M. Korogod, I. B. Kulagina, and V. I. Kukushka, “Impulse coding of electrical and synaptic input actions by nucl. abducens motoneurons with active dendrites: a simulation study,” Neurophysiology, 44, No. 2, 89-97 (2012). 16. P. Hemond, D. Epstein, A. Boley, et al., “Distinct classes of pyramidal cells exhibit mutually exclusive firing patterns in hippocampal area CA3b,” Hippocampus, 18, 411-424 (2008). 17. T. Miyasho, H. Takagi, H. Suzuki, et al., “Low-threshold potassium channels and a low-threshold calcium channel regulate Ca2+ spike firing in the dendrites of cerebellar Purkinje neurons: a modeling study,” Brain Res., 891, 106-115 (2001). 18. С. М. Корогод, Т. С. Новородовська, “Вплив геометричних характеристик органельного депо та безорганельного цитозолю на динаміку рівнів внутрішньоклітинного кальц ію в дендрит і : модельне до сл ідження” , Нейрофизиология/Neurophysiology, 41, № 1, 19-31 (2009). 19. S. M. Korogod, I. B. Kulagina, G. Horcholle-Bossavit, et al., “Activity-dependent reconfiguration of the effective dendritic field of motoneurons,” J. Comp. Neurol., 422, No. 1, 18-34 (2000). 20. S. M. Korogod and A. V. Kaspirzhny, “Spatial heterogeneity of passive electrical transfer properties of neuronal dendrites due to their metrical asymmetry,” Biol. Cybern., 105, Nos. 5/6, 305-317 (2011). 21. И. Б. Кулагина, “Паттерны импульсной активности нейронов ядра отводящего нерва с активными р еконс т руированными д ендрит ами : модельно е исследование”, Нейрофизиология/Neurophysiology, 43, № 5, 389-398 (2011). 22. И. Б. Кулагина, В. И. Кукушка, С. М. Корогод, “Структурозависимые электрические и концентрационные проце ссы в дендритах пирамидных нейронов поверхно стных слоев новой коры: модельное исследование”, Нейрофизиология/Neurophysiology, 43, № 2, 95-108 (2011).

Схожі ресурси