 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
потенциал реверсии тормозных потенциалов
Мотонейроны спинного мозга тормозятся сенсорными входами от мышц-антагонистов через тормозные интернейроны спинного мозга. Эффект активации тормозных входов может быть исследован в эксперименте, проиллюстрированном на рис. 9.14А. В мотонейрон вводятся два микроэлектрода: один из них используется для регистрации мембранного потенциала, другой — для пропускания тока через клеточную мембрану. При потенциале покоя (около -75 мВ) стимуляция тормозных входов вызывает небольшую гиперполяризацию клетки — тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП, рис. 9.14В). Если деполяризовать мембрану, пропуская положительный ток в клетку, амплитуда ТПСП увеличивается. При гиперполяризации клетки
182 Раздел И. Передача информации в нервной системе
| Рис. 9.14. Прямая тормозная химическая синаптическая передача. (А) Схема внутриклеточной регистрации от мотонейрона спинного мозга кошки и стимуляции тормозных синаптических входов. (В) Си наптические потенциалы, вызываемые стимуляцией тормозных входов, записанные при значениях мембранного потенциала между -64 и -101 мВ. Потенциал реверсии находится между -74 и -82 мВ. (С) Электрическая модель мембраны мотонейрона с хлорными каналами, активируемыми тормозным медиатором DgCl и параллельно соединенными grestи ст. Fig. 9.14. Direct Inhibitory Chemical Synaptic Transmission. (A) Scheme for intracellular recording from a cat spinal motoneuron and stimulation of inhibitory synaptic inputs. The membrane potential of the motoneuron is set to different levels by passing current through a second intracellular microelectrode. (В) Intracellular records of synaptic potentials evoked at membrane potentials between -64 and -101 mV. The reversal potential is |  
between -74 and —82 mV. (C) Electrical model of the motoneuron membrane with chloride channels activated by the inhibitory transmitter, DgCl, in parallel with the resting membrane channels, grest, and the membrane capacitance, c m.(A and В after Coombs, Eccles, and Fatt, 1955.)
|
до -82 мВ тормозный потенциал становится очень маленьким и изменяет свое направление (реверсирует). При мембранном потенциале -100 мВ амплитуда реверсированного тормозного потенциала увеличивается. Потенциал реверсии в данном эксперименте составляет около -80 мВ.
Тормозные каналы проводят анионы, причем проницаемость довольно хорошо коррелирует с радиусом гидратированного проникающего иона 71, 72). В физиологических условиях единственным анионом маленького размера, присутствующим в значительных количествах, является ион хлора. Введение ионов хлора в мотонейроны спинного мозга из микропипетки сдвигает хлорный равновесный потенциал, и соответственно потенциал реверсии ТПСП, в положительном направлении. Изменение внеклеточной концентрации хлорных ионов также вызывает изменение равновесного хлорного потенциала и потенциала реверсии ТПСП, однако результаты таких экспериментов не всегда однозначны. Это связано с тем, что изменение внеклеточной концентрации ионов хлора часто приводит к пропорциональному изменению внутриклеточной концентрации ионов хлора (глава 5), и поэтому изменение хлорного равновесного потенциала носит лишь кратковременный характер.
Это затруднение может быть преодолено, если полностью удалить ионы хлора из внеклеточной среды. На рис. 9.15 показан пример регистрации от ретикулоспинальной клетки продолговатого мозга, в которой тормозная синаптическая передача опосредована глицином 73). Мембранный потенциал регистрировался внутриклеточным микроэлектродом. Второй электрод использовался для пропускания в клетку коротких толчков гиперполяризующего тока; вызываемое этими толчками изменение мембранного потенциала служило для оценки входного сопротивления клетки. Наконец, третья микропипетка применялась для аппликации глицина на клетку вблизи тормозного синапса, используя кратковременные толчки давления. Аппликация глицина вызывала небольшую
Глава 9. Основы прямой синоптической передачи 183
| Рис. 9.15. Глициновые тормозные ответы опосредованы ионами хлора. Внутриклеточная регистрация от нейрона ствола мозга миноги. (А) Потенциал покоя составляет —63 мВ. Кратковременные отклонения потенциала вызываются толчками тока величиной 10 нА из второго внутриклеточного электрода. Амплитуда этих ответов отражает сопротивление мембраны. При добавлении глицина клетка гиперполяризуется на 7 мВ и сопротивление мембраны резко снижается. (В) После удаления ионов хлора из наружного раствора ответы на глицин исчезают. (С) При перфузии раствором с нормальным содержанием ионов хлора ответы на глицин полностью восстанавливаются. Fig. 9.15. Inhibitory Response to Glycine Depends on Chloride. Intracellular microelectrode recordings from a neuron in the brainstem of the lamprey. (A) Resting membrane potential is -63 mV. Brief downward voltage deflections are produced by 10 nA current pulses from a second intracellular microelectrode; their amplitude indicates membrane resistance. On application of glycine (bar), the cell is hyperpolarized by about 7 mV and membrane resistance is reduced drastically. (B) | 
After 20 min in chloride-free bathing solution the response to glycine is abolished. (C) Five minutes after return to normal chloride solution the response has recovered. (From Gold and Martin, 1983.)
|
гиперполяризацию, сопровождаемую значительным уменьшением входного сопротивления (рис. 9.15А), что могло свидетельствовать об активации глицином большого количества хлорных каналов. Для проверки этой гипотезы ионы хлора были полностью удалены из наружного раствора и заменены на непроницаемый анион изотионат. Это привело также к вымыванию ионов хлора из клетки через хлорные каналы, которые открыты в состоянии покоя. Через 20 минут аппликация глицина не вызывала какого-либо заметного изменения мембранного потенциала или входного сопротивления (рис. 9.15В), что указывает на то, что помимо ионов хлора никакие другие ионы не проходят через тормозные каналы. Восстановление нормальной концентрации внеклеточных ионов хлора приводило к восстановлению ответов (рис. 9.15С).
Поскольку в основе тормозных ответов лежит увеличение хлорной проводимости, потенциал реверсии тормозного тока равен равновесному потенциалу ионов хлора, и амплитуда тока равна
При мембранных потенциалах, более положительных, чем E Cl,, хлорный ток выходящий и приводит к гиперполяризации мембраны. В этом случае выходящий ток обусловлен входом отрицательно заряженных ионов хлора. При мембранных потенциалах, отрицательных по отношению к Е Cl, тормозный нейромедиатор вызывает выход ионов хлора и деполяризацию. Соответствующая электрическая схема изображена ни рис. 9.14С.
На ранних этапах развития центральной нервной системы млекопитающих ГАМК и глицин вызывают парадоксальные деполяризующие и возбуждающие ответы в нейронах гиппокампа74). Этот эффект связан не с особенностями каналов, открываемых ГАМК и глицином, а с различиями в регуляции внутриклеточной концентрации ионов хлора, приводящими к изменению потенциала равновесия ионов хлора.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: