 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
долговременная депрессия
|
вХРЮИРЕ РЮЙФЕ: |
Долговременная депрессия (ДВД) синаптической передачи, противоположная по знаку ДВП, была впервые показана в синапсах между коллатералями Шаффера и пирамидами поля СА150). ДВД была позже показана в других областях мозга, таких как поле СА3 гиппокампа, зубчатая фасция, различные области новой коры и в мозжечке51). Гомосинаптическая ДВД представляет собой длительную депрессию синаптической передачи, вызванную предшествующей ритмической активностью этого же входа (рис. 12.10А). ДВП можно вызвать разными последовательностями стимулов, например, длительной низкочастотной (1-5 стимулов/секунду в течение 5-15 минут), низкочастотной стимуляцией парными импульсами, короткой высокочастотной стимуляцией (50-100 ст/с в течение 1-5 с). В коллатералях Шаффера гомосинаптическая ДВД блокируется антагонистами NMDA рецепторов52· 53), равно как и гиперполяризацией пирамидной клетки и постсинаптической инъекцией хелаторов кальция48). Однако в других областях мозга антагонисты NMDA не оказывали эффекта: напротив, все
Глава 12. Синоптическая пластичность 255
|
| Рис. 12.10. Типы долговременной депрессии, классифицированные в соответствии с условиями стимуляции. Символы отмечают потенциацию (+) или депрессию (-) синаптического ответа после кондиционирующей стимуляции. Fig. 12.10. Types of Long Term Depression, classified according to stimulus conditions. Symbols indicate potentiation (+) or depression (-) of the synaptic response after the conditioning stimuli. (A) Homosynaptic LTD is produced by prolonged low-frequency stimulation of the same afferent pathway. (B) Heterosynaptic LTD is produced by tetanic stimulation of a neighboring pathway, which may itself be potentiated after the stimulus train. (C) Associative LTD is produced by low-frequency stimulation of the test pathway, together with brief out-of-phase tetani applied to the conditioning pathway. (D) LTD in the cerebellum is produced by coordinate low-frequency stimulation of the climbing-fiber (CF) and parallel-fiber (PF) inputs to Purkinje cells. (After Linden and Connor, 1995.) |
данные указывают на вовлечение метаботропных глутаматных рецепторов46).
Гетеросинаптическая ДВД представляет собой длительную депрессию синаптической передачи, вызванную предшествующей активностью в другом афферентном входе этой же клетки (рис. 12.10В). Эта форма ДВД вначале была описана как коррелят гомосинаптической ДВП, вызванной в синапсах коллатералей Шаффера с пирамидами поля СА145). В этих опытах индукция ДВП в одних входах приводила к депрессии других рядом расположенных входов. Позднее, в хронических отведениях от синапсов между волокнами перфорантного пути и клетками зубчатой фасции было показано, что такая депрессия может длиться несколько дней54). На острых препаратах Гетеросинаптическая ДВД длится часы55). Это явление зависит от внеклеточного кальция56) и сопровождается повышением концентрации внутриклеточного кальция57). В гиппокампе ДВД зависит от активации NMDA рецепторов46), но может быть вызвана постсинаптической деполяризацией без активации NMDA рецепторов52). В зубчатой фасции ДВД блокируется блокаторами кальциевых каналов L-типа58).
Ассоциативная ДВД наблюдается при протоколах стимуляции, аналогичных тем, при которых вызывается ассоциативная ДВП. Совпадающая во времени слабая и сильная стимуляция двух входов приводит к ослаблению слабого входа (рис. 12. 10С). Существенным отличием ДВД от ДВП является то, что сочетаемые стимулы могут быть не синфазны. Как и при ассоциативной ДВП, деполяризация постсинаптического нейрона может служить заменой синаптической стимуляции59). Оценивая эксперименты на гиппокампе в целом, следует признать, что опубликованные данные по выработке ассоциативной ДВД на гиппокампе противоречивы и во многих случаях применяются специальные сложные протоколы стимуляции — например, предшествующая стимуляция ("priming") стимулами с тэта-частотой (5ст/с)43).
дВД в мозжечке
ДВД убедительно показана в коре мозжечка. Клетки Пуркинье коры мозжечка получают возбуждающий вход от двух источников (глава 22): параллельные волокна, происходящие от клеток-зерен, широко дивергирутот и образуют большое количество синапсов на вторичных и третичных дендритах; лиановидные волокна образуют эффективные синапсы на теле и проксимальных дендритах. Передатчиком
256 Раздел II. Передача информации в нервной системе
в параллельных волокнах служит глутамат, и в их синапсах есть метаботропные и AM РА рецепторы. Передатчик, выделяемый лиановидными волокнами, окончательно не идентифицирован. В мозжечке взрослых животных NMDA рецепторы не обнаружены46· 60· 61).
Наиболее подробно ДВД в мозжечке была изучена Ито с соавторами62). В своих экспериментах эта группа авторов применяла низкочастотную (1-4/с) парную стимуляцию параллельных и лиановидных волокон в течение 5 минут (рис. 12.10D). Последующие ответы на стимуляцию параллельных волокон были ослаблены в течение нескольких часов. Кроме того, когда аппликация глутамата на дендриты сочеталась со стимуляцией лиановидных волокон, последующие ответы на глутамат также были ослаблены, что предполагает опосредование этого эффекта постсинаптической мембраной. Надежной демонстрации ДВД в интактном животном получить не удалось, однако на переживающих срезах и в культуре ткани мозжечка это явление показано убедительно63· 64).
На этих препаратах было показано, что деполяризация клетки Пуркинье, вызывающая кальциевые потенциалы действия в дендритах (глава 7), может служить заменой стимуляции лиановидного волокна для индукции ДВД65· 66). Однако ни стимуляция лиановидного волокна, ни внутриклеточная деполяризация в отдельности не были эффективны для индукции ДВД: всегда была необходима коактивация глутаматных рецепторов, вызванная либо стимуляцией параллельных волокон, либо прямой аппликацией глутамата. В случае стимуляции параллельных волокон ДВД оказалась входоспецифична, то есть ослаблены были только стимулировавшиеся входы. Индукция ДВД предотвращается введением хелаторов кальция в постсинаптическую клетку67). Значительное накопление кальция наблюдается после стимуляции лиановидных волокон68).
индукция ДВД
Условия возникновения ДВД могут значительно варьировать в зависимости от области мозга. Как следствие этого, оказалось трудно выделить факторы, приводящие к возникновению ДВД. Разные схемы приводятся в разных обзорных статьях51· 60· 61). Наиболее постоянным фактором является то, что ДВД, как и ДВП, зависит от постсинаптического накопления кальция. В нейронах гиппокампа кальций входит в основном через NMDA рецепторы, хотя гетеросинаптическая ДВД может быть вызвана только деполяризацией без активации рецепторов и ослабляется блокадой кальциевых каналов L-типа. Это предполагает, что когда локальная деполяризация и вход кальция через NMDA рецепторы вызывает ДВП активированного входа, распространение деполяризации на соседние синаптические области клетки вызывает ДВП через активацию потенциалзависимых кальциевых каналов и вход кальция. В других областях мозга концентрация свободного кальция увеличивалась после активации глутаматом метаботропных глутаматных рецепторов, что приводило к инозитол-3-фосфат-опосредованному выбросу кальция из внутриклеточных депо (глава 10). В клетках Пуркинье мозжечка, в которых отсутствуют NMDA рецепторы, вход кальция опосредован потенциалзависимыми кальциевыми каналами, которые участвуют в генерации дендритных потенциалов действия. Почему накопление кальция вызывает ДВП в одних случаях и ДВД в других? В настоящее время нет четкого ответа на этот вопрос, хотя есть некоторое различие в достигаемых концентрациях — относительно большая концентрация кальция вызывает ДВП, меньшая концентрация вызывает ДВД. Соответствует этой точке зрения наблюдение на клетках поля СА1: стимул, вызывающий слабую ДВП при нормальной наружной концентрации кальция, вызывает ДВД после уменьшения наружной концентрации53).
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: