 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
глава 12. Синоптическая пластичность
Эффективность синаптической передачи не фиксирована и может изменяться как следствие изменения паттерна текущей активности. Короткие залпы потенциалов действия в пресинаптическом нейроне могут вызвать либо облегчение (фасилитацию) выделения медиатора из пресинаптической терминали на несколько сотен миллисекунд, либо подавление выделения медиатора на секунды, либо комбинацию этих процессов. Вторая фаза фасилитации, называемая усиление (augmentation), также может длиться секунды. Длинные залпы потенциалов действия в пресинаптическом нейроне могут вызвать посттетаническую потенциацию (ПТП), которая характеризуется увеличением выделения медиатора на десятки минут. Увеличение концентрации кальция в пресинаптической терминали лежит в основе этих изменений выделения медиатора.
Во многих синапсах повторяющаяся активность может вызвать не только кратковременные, но и долговременные изменения синаптической эффективности, которые длятся часы и даже дни. Два явления этого рода известны как долговременная потенциация (ДВП) и долговременная депрессия (ДВД). ДВП опосредована увеличением концентрации кальция в постсинаптической клетке, которое запускает каскады систем вторичных посредников (мессенджеров), активность которых приводит к появлению дополнительных рецепторов в постсинаптической мембране и увеличивает чувствительность рецепторов. ДВД появляется в ответ на сравнительно меньшее увеличение концентрации кальция в постсинаптической клетке и сопровождается уменьшением количества и чувствительности постсинаптических рецепторов.
Некоторые формы ДВП и ДВД вовлекают пресинаптические механизмы. Обе эти формы пластичности считаются основой различных форм обучения и формирования памяти, но имеющиеся в настоящее время данные пока не предоставили безоговорочных доказательств этой гипотезы.
До настоящего времени мы обсуждали передачу возбудительных и тормозных сигналов в активированных синапсах в терминах одиночного потенциала действия, приходящего по пресинаптической терминали, деполяризации терминали, входа кальция и высвобождения медиатора, приводящего к де- или гиперполяризации постсинаптической мембраны в зависимости от свойств постсинаптических рецепторов. В этих условиях ответы каждого данного синапса относительно стереотипны и постоянны, если не считать естественную вариабельность. Однако при нормальной работе мозга синапсы активируются не отдельными потенциалами действия (ПД), а непрерывными потоками ПД разной частоты и регулярности.
Такая текущая активность может оказывать эффективное воздействие на синаптическую передачу. Например, при стимуляции пресинаптического волокна коротким залпом стимулов результирующие постсинаптические потенциалы могут либо увеличиваться (синаптическая фасилитация), либо уменьшаться (синаптическая депрессия). Эти изменения сохраняются и после окончания вызвавшей их активности, и их классифицируют в соответствии с длительностью сохранения (рис. 12.1). Фасилитация появляется мгновенно и длится все время стимуляции. После того, как залповая стимуляция заканчивается, ответы на одиночные тестовые стимулы показывают, что увеличение синаптической эффективности длится несколько сотен миллисекунд. Более длительная фаза фасилитации, длящаяся несколько секунд, называется усилением ответа (augmentation).
В тех случаях, когда активность синапсов приводит к депрессии, восстановление происходит также за несколько секунд. Относительно длительный, высокочастотный залп стимулов (обычно называемый тетанусом, потому что при приложении такого залпа стимулов к мышце или моторному нерву происходит
244 Раздел II. Передача информации в нервной системе
| Рис. 12.1. Динамика изменений эффективности синаптической передачи, вызванная ритмической активацией. (А) фасилитация; (В) усиление и депрессия; (С) ПТП; (D) ДВП. Fig. 12.1. Time Courses of Activity-Induced Changes in synaptic transmission. (A) The main component of facilitation decays over a period of about 100 ms, with a smaller phase persisting for several hundred ms. (B) Recovery from depression is complete, and augmentation is largely dissipated, by 10 s. (C) FTP lasts for more than 10 min, and (D) LTP and LTD last well beyond 10 h. |
тетаническое мышечное сокращение) обычно приводит к синаптической депрессии, вслед за которой через несколько секунд наблюдается увеличение амплитуды синаптического потенциала, которое может длиться десятки минут. Это называется посттетанической потенциацией (ПТП). Ритмичная активация синапсов в центральной нервной системе может вызывать еще более длительные изменения в синаптической передаче, называемые долговременной потенциацией (ДВП) и долговременной депрессией (ДВД). Эти явления могут длиться многие часы и даже дни.
При исследовании механизмов, лежащих в основе долговременных изменений эффективности синапсов, прослеживается общая нить. Существенная часть регуляции синаптической передачи опосредована изменениями концентрации внутриклеточного кальция в пресинаптической терминали и/или постсинаптической клетке. Таким образом, синаптическая регуляция существенно зависит от механизмов прохождения ионов кальция через плазматическую мембрану и их мобилизации из внутриклеточных депо. Эти механизмы, которые включают как прямую активацию кальциевых каналов (глава 9), так и сложные системы вторичных посредников (глава 10), являются средством регуляции синаптической эффективности во временных рамках от миллисекунд до часов.
§ 1. Кратковременные изменения
Кратковременные изменения эффективности синаптической передачи наиболее интенсив-
Глава 12. Синаптическая пластичность 245
но были изучены в синапсах периферической нервной системы, таких как синапсы скелетных мышц или автономных ганглиев. Тем не менее, подобные изменения были показаны и практически во всех отделах центральной нервной системы. В настоящем разделе мы обсудим фасилитацию, усиление, депрессию и ДВП нервно-мышечного синапса лягушки и цилиарного ганглия цыпленка. Эти изменения «кратковременные», так как их длительность варьирует от десятков миллисекунд (фасилитация) до десятков минут (ДВП). В особых условиях на этих экспериментальных моделях ДВП может длиться часами.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: