У нас уже 21989 рефератов, курсовых и дипломных работ
Заказать диплом, курсовую, диссертацию


Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Понравилось
Не понравилось





Книга жалоб
и предложений

 





Название Исследование роли ионов кальция в электрозенезе командный нейронов при формировании условного оборонительного рефлекса у виноградной улитки
Количество страниц 106
ВУЗ МГИУ
Год сдачи 2010
Бесплатно Скачать 22984.doc 
Содержание Содержание
Оглавление

1. ВВЕДЕНИЕ ...6

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ...11

2.1.Кальций в нервных клетках...11

2.1.1. Содержание ионов кальция в нейрона...11

2.1.2. Са2+ как универсальный вторичный посредник...12

2.1.3. Потенциал-зависимые кальциевые каналы ...13

2.1.4. Рецептор-управляемые кальциевые каналы ...17

2.1.5. Внутриклеточные кальциевые буферы...18

2.1.6. Внутриклеточные депо ионов кальция...24

2.1.7. Регуляция свободного кальция в цитоплазме...28

2.2. Функциональная роль ионов кальция в нервных клетках...29

2.2.1. Действие ионов кальция на поверхность возбудимой клетки29

2.2.2. Роль ионов кальция в генерации потенциалов действия в соме и в аксоне нейрона...31

2.2.3. Влияние ионов кальция на калиевые каналы...33

2.2.4. Другие функции ионов кальция внутри клетки...36

2.3. Пластичность и ассоциативное обучение...37

2.4. Роль ионов Са2+ в механизмах пластичности...41

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ...49

3.1. Объект исследования...49

3.2. Идентифицированные нейроны виноградной улитки...50

3.3. Выработка условного оборонительного рефлекса на постукивание по раковине ...53

3.4. Введение кофеина...54

3.5 . Препарат...54

3.6. Растворы, использованные в работе ...55

3.6.1. Изменение внеклеточной и внутриклеточной концентрации кальция...55

3.6.2. Блокада потенциал-зависимых Са2+-каналов и Са +-зависимых К+-каналов при изменении внутриклеточной концентрации кальция...56

3.6.3. Аппликация антител к белку S100...57

3.7. Регистрация электрических характеристик нейронов...57

3.7.1. Микроэлектроды...57

3.7.2. Установка для регистрации электрических характеристик клеточных мембран...58

3.7.3. Измерение электрических характеристик...59

4.РЕЗУЛЫАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ...61

4.1. Исследование эффектов изменения концентрации внеклеточного кальция на электрические характеристики командных нейронов интактных улиток и улиток после выработки условного оборонительного рефлекса...61

4.1.1. Влияние различных концентраций ионов Са + на электрические характеристики командных нейронов интактных и обученных улиток ...61

4.1.2. Влияние блокатора потенциал-зависимых Са2+-каналов верапамила и блокатора Са2+-зависимых К+-каналов хинина на электрические характеристики командных нейронов интактных и обученных улиток ...67

4.2. Исследование эффектов изменения содержания внутриклеточного кальция на электрические характеристики командных нейронов интактных и обученных улиток...75

4.2.1. Влияние кофеина на электрические характеристики командных нейронов интактных и обученных улиток...75

4.2.2. Влияние кофеина на электрические характеристики командных нейронов интактных и обученных улиток в условиях блокады потенциал-зависимых Са"+-каналов верапамилом и блокады Са2+-зависимых К+-каналов хинином ...78

4.2.3. Влияние внутриклеточной инъекции ЭГТА на электрические характеристики командных нейронов интактных и обученных улиток...83

4.3. Исследование влияния антител к Са- связывающему белку S100 на электрические характеристики командных нейронов после обучения 87

4

4.4. Исследование эффектов хронического введения кофеина на выработку условного рефлекса у виноградной улитки...92

4.4.1. Формирование условного оборонительного рефлекса при хроническом введении кофеина...92

4.4.2. Исследование электрических характеристик командных нейронов интактных и обученных улиток после хронического введения кофеина...94

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ...98

6. ВЫВОДЫ...104

7. ЛИТЕРАТУРА...106

Введение



Список используемых сокращений

УС - условный стимул;

БС - безусловный стимул;

ВПСП - возбуждающий постсинаптический потенциал;

УОР - условный оборонительный рефлекс;

АК - активный контроль;

ФР - физиологический раствор для улиток;

АМФ - аденозинмонофосфат;

цАМФ - циклический аденозинмонофосфат;

АТФ - аденозинтрифосфат;

AS 100 - антитела к белку S100

Vm - мембранный потенциал;

Vt - порог генерации потенциала действия;

Vs - амплитуда потенциала действия;

Ее - критический уровень деполяризации;

ts - продолжительность потенциала действия.

1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Внутренний, глубинный уровень процессов, лежащих в основе поведенческих реакций представляет большой интерес для нейробиологии. Он связан с анализом нейронных механизмов поведения (Kandel E.R., Schwartz J.H., 1982; Goelet P. et al., 1986; Соколов Е.Н., 1992; Bailey C.H. et al., 1996). Современные представления об этих механизмах основываются на представлении о пластических свойствах нервных клеток и синаптической передачи (Гайнутдинов Х.Л., Штарк М.Б., 1986; Котляр Б.И., Пивоваров А.С. и др., 1989; Балабан П.М., Захаров И.С, 1992; McPhie D.L. et al., 1993; Balaban P.M., 1993). Среди исследователей поведения существует полное согласие в том, что углубление наших представлений о процессах памяти и обучения должно проистекать из знаний о клеточных и молекулярных механизмах этих процессов (Hawkins R.D. et al., 1993; Пивоваров А.С, 1995; Matzel L.D. et al., 1998; Balaban P.M., 2002). В данном случае речь идет о мембранных системах клетки, включая ионные каналы.

Популярным объектом исследования механизмов обучения и памяти являются моллюски, обладающие относительно простой нервной системой с идентифицируемыми клеточными элементами и достаточно сложным поведенческим репертуаром (Кэндел Э., 1980; Соколов Е.Н., 1981; Максимова О.А., Балабан П.М., 1983; Сахаров Д.А., 1992; Krasne F.B., Glanzman D.L., 1995; Никитин В.П., Судаков К.В., 1997). Показано, что моллюски способны к образованию как условнорефлекторноподобных, так и истинных условных рефлексов (Carew T.J., Sahley C.L., 1986; Балабан П.М., Захаров И.С, 1992; Krasne F.B., Glanzman D.L., 1995; Гайнутдинов Х.Л. и др., 2002). Ранее в нашей лаборатории было показано, что в результате выработки условного оборонительного рефлекса в командных нейронах оборонительного рефлекса виноградной улитки снижаются мембранный и пороговый потенциалы этих нейронов, что свидетельствует о повышении их возбудимости (Гайнутдинова Т.Х., 2000). Так как ионы Са2+ являются регуляторами возбудимости нервных клеток и играют важную роль в процессах индукции ассоциативного обучения (Byrne J., 1987; Hawkins R.D. et al., 1993; Matzel L.D. et al., 1998), то представлялось необходимым в продолжение этих исследований провести

7

анализ роли кальциевой системы в проявлении долговременных эфектов обучения на электрофизиологические характеристики командных нейронов.

Ионы кальция играют чрезвычайно важную роль в регуляции разнообразных нейрональных процессов, что обусловлено их специфическими физико-химическими характеристиками, благодаря которым они являются наиболее универсальным внутриклеточным посредником (Brini M., Carafoli E., 2000; Зефиров А.Л., Ситдикова Г.Ф., 2002; Rizzuto R. et al., 2002; Kostyuk P., 2003; Berridge M.J., 2003). Ионы кальция, поступающие внутрь клетки во время ее возбуждения, с одной стороны приводят к изменению свойств ионных каналов мембраны, а с другой стороны служат сигналами для активации различных биохимических реакций. Таким образом, ионы кальция, осуществляя связь между электрическими явлениями, происходящими в поверхностной мембране клетки, и реакциями, протекающими внутри ее, принимают непосредственное участие в интегративной деятельности нервной клетки (Костюк П.Г., 1986: Berridge M.J., 1998; Северин Е.С. и др., 2001; Blackwell K.T., AlkonD.L., 1999).

Известно, что кальций играет важную роль в долговременных формах пластичности (Hawkins R.D. et al., 1993). Речь идет, прежде всего, об индукции пресинаптического облегчения. В последнее время появились работы, показывающие, что при выработке условного рефлекса наблюдаются изменения на уровне постсинаптических нейронов (Murphy G.G., Glanzman D.L.. 1996). Так было показано, что внутриклеточное введение хелатора кальция ЭГТА в постсинаптический нейрон блокирует индукцию долговременной депрессии (Lin X.Y, Glanzman D.L., 1996), а инъекция СаС1г производит изменения, сходные с синаптическим облегчением (Malyshev A.Y., Balaban P.M., 1999). Было найдено, что определяющую роль при этом играет высвобождение ионов Са2+ из внутриклеточных депо, в то время как вход Са2+ через потенциал зависимые каналы имеет только дополнительный эффект (Talk A., Matzel L., 1996). Поэтому исследование роли кальциевой системы в проявлении долговременных эффектов обучения на характеристики нейрональной мембраны и ионных каналов представляются нам актуальными.

Цель и основные задачи исследования. Целью работы явилось исследование роли ионов кальция в электрогенезе командных нейронов при формировании условного оборонительного рефлекса у виноградной улитки. В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

1. Исследование влияния изменения внеклеточной концентрации кальция на электрические характеристики командных нейронов виноградных улиток после формирования условного оборонительного рефлекса.

2. Анализ эффектов изменения уровня внутриклеточного кальция на электрические характеристики командных нейронов улиток после формирования условного оборонительного рефлекса.

3. Исследование эффектов блокады Са- и Са-зависимых К-каналов на электрические характеристики командных нейронов виноградных улиток после формирования условного оборонительного рефлекса.

4. Изучение действия антител к Са-связывающему белку S100 на электрические характеристики командных нейронов улиток после обучения.

5. Исследование поведенческими и электрофизиологическими методами эффектов хронического введения кофеина на формирование условного оборонительного рефлекса у виноградной улитки.

Положения, выносимые на защиту:

1 .После формирования условного оборонительного рефлекса в командных нейронах виноградной улитки снимается эффект стабилизации мембраны кальцием, который выражается в снижении порога генерации потенциалов действия при увеличении внеклеточной концентрации ионов кальция в противоположность его увеличению у интактных улиток.

2.При увеличении внутриклеточной концентрации ионов Са+ порог генерации потенциалов действия командных нейронов снижается как у интактных, так и у обученных улиток, однако в условиях блокады Са- и Са-зависимых К-каналов у обученных улиток этот эффект пропадает. Снижение внутриклеточной концентрации ионов Са2+ приводит к повышению порога генерации потенциала действия у интактных, но не у обученных улиток.

3.Ежедневная инъекция кофеина улиткам сразу после процедуры обучения увеличивает скорость формирования условного оборонительного

9

рефлекса по сравнению с группой активного контроля. Хроническая инъекция кофеина сопровождается снижением порога генерации потенциала действия командных нейронов за счет снижения мембранного потенциала.

Научная новизна. Впервые экспериментально показано, что у обученных улиток отменяется стабилизирующий эффект ионов кальция на плазматическую мембрану, который обнаруживается у интактных улиток.

Повышение внутриклеточной концентрации ионов Са2+ кофеином снижает порог генерации потенциалов действия командных нейронов как у интактных, так и у обученных улиток, блокатор потенциал-зависимых Са-каналов верапамил и блокатор Са- зависимых К- каналов хинин снижают мембранный потенциал командных нейронов и увеличивают продолжительность потенциала действия.

Среди спонтанно активных идентифицированных нейронов виноградной улитки определены клетки, отвечающие на аппликацию антител к Са-связывающему белку S100 как увеличением, так и уменьшением частоты генерации потенциалов действия. Аппликация антител к Са- связывающему белку S100 приводит к снижению величины мембранного потенциала, причем в группе обученных улиток такое смещение почти вдвое меньше чем в группе интактных.

Впервые найдено, что хроническая инъекция кофеина сразу после процедуры обучения увеличивает скорость формирования условного оборонительного рефлекса у виноградной улитки по сравнению с улитками активного контроля и показан деполяризационный сдвиг мембранного потенциала командных нейронов после хронической инъекции кофеина.

Научно-практическая ценность. Полученные результаты позволяют составить более полное представление о роли ионов кальция в механизмах обучения и сохранения долговременной памяти. Установление факта отмены эффекта стабилизации мембраны кальцием после формирования условного рефлекса позволяет по-новому подойти к роли ионов Са2+ не только в индукции пластичности, но и в сохранении изменений, наступивших после обучения. Повышение порога генерации потенциала действия у интактных улиток при внутриклеточной инъекции кальциевого хелатора ЭГТА и отсутствие этого

10

эффекта у обученных улиток позволяет уточнить роль уровня внутриклеточного кальция в сохранении следов памяти. Результаты, свидетельствующие об увеличении скорости формирования условного оборонительного рефлекса при хроническом введении кофеина сразу после процедуры обучения, а также эффекты верапамила позволяют объяснить механизм действия кальциевых препаратов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на итоговых конференциях Казанского научного центра РАН (Казань, 2000-2005 гг), на 6, 7. 8 Всероссийских школах молодых ученых «Актуальные проблемы нейробиологии» (1999, 2000, 2001 гг), Central European Conference of Neurobiology, (Krakow, Poland, 2001 r), XVIII съезде Физиологического общества им. И.П.Павлова, (Казань 2001 г), 6-ой, 7-ой и 9-ой Пущинской школы-конференции молодых ученых (Пущино 2002, 2003, 2005 гг), VI и VII Всероссийских симпозиумах "Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке" (Казань, 2002 г и Набережные Челны, 2004 г.) Jerzy Konorski Memorial: Integrative Activity of the Brain (Варшава, 2003 г), Conference of the International Society for Invertebrate Neurobiology (Kaliningrad, 2003 r), III съезде Биофизиков России (Воронеж, 2004 г), XIX съезде Физиологического общества им. И.П.Павлова, (Екатеринбург 2004 г), Всероссийской конференции «Нейрохимия: Фундаментальные и прикладные аспекты» (Москва, 2005 г).

Реализация результатов исследования. Материалы исследования отражены в 4 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах, и в 20 тезисах докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа объемом 128 страниц состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, главы результатов исследования, общего их обсуждения, выводов и указателя цитируемой литературы. Список цитируемой литературы включает 264 источников, из них 183 - иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 21 рисунком и содержит 3 таблицы.
Список литературы
Цена, в рублях:

(при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)		 1425
Скачать бесплатно 22984.doc 





Найти готовую работу


ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:


Связаться

Доставка любой диссертации из России и Украины

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ


Ссылки:

Выполнение и продажа диссертаций, бесплатный каталог статей и авторефератов

Счетчики:

Besucherzahler
счетчик посещений

© 2006-2024. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.