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 Нейрохимическая регуляция межнейронных взаимодействий при обучении
Количество страниц 147
ВУЗ МГИУ
Год сдачи 2010
Бесплатно Скачать 23025.doc 
Содержание Содержание
ВВЕДЕНИЕ...4

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Животные...10

Поведенческие эксперименты ...10

Электрофизиологические исследования...11

Нейрохимические исследования...12

Фармакологические исследования...12

Статистический анализ результатов...12

ГЛАВА 1. Роль синаптической пластичности в процессах обучения и памяти.

1.1. Теоретические представления ...14

1.2. Экспериментальные модели длительных пластических перестроек ...14

1.3. Изменение активности нейронов гиппокампа в результате обучения...15

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.4. Модификация пороговых и пластических свойств нейронов

гиппокампа в разных поведенческих ситуациях ...22

1.4.1. Пороговая интенсивность раздражения...22

1.4.2. Амплитуда популяционного спайка...22

14.3. Зависимость амплитуды популяционного спайка от

интенсивности тестирующего раздражения в срезах

гиппокампа крыс разных групп...23

1.4.5. Зависимость амплитуды популяционного спайка от

длительности сенсорной стимуляции...25

14.6. Влияние соотношения светового и электрокожного раздражений...27

14.7. Роль фактора сочетаний УС и БС...28

1.4.8. Фасилитация при парной стимуляции в срезах гиппокампа

крыс разных групп ...33

14.9. Зависимость амплитуды популяционного спайка от

эффективности обучения...37

1.4.10. Низкочастотная фасилитация в срезах гиппокампа обучившихся животных...43

1.4.11. Электрофизиологические свойства срезов гиппокампа

крыс через неделю после обучения...47

1.4.12. Появление ранних форм обучения зависит от постнатального созревания разных механизмов пластичности

в гиппокампе крыс...50

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ...56

ГЛАВА 2. Внутриклеточные механизмы синаптической пластичности.

2.1. Природа внутриклеточного Са2+сигнала ...61

2.11 Кальциевые каналы...61

2.12. Высвобождение из внутриклеточных депо ...62

2.2. Са2+-зависимые пластические процессы ...63

2.2.7. Роль Са2*-зависимых протеинкиназ в модификации

эффективности межнейронных взаимодействий ...63

2.2.2. Мембранный потенциал митохондрий как показатель

величины кальциевого сигнала. АТФ-зависимые пластические

процессы...67

2.2.3.Связь с активностью ферментов энергетического

метаболизма...71

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.3. Участие ферментов энергетического метаболизма в процессах

обучения и памяти...78

2.3.1 Влияние сенсорного притока на активность

сукцинатдегидрогеназы...78

2.3.2. Соотношение изменений активности СДГ и свойств синаптической передачи в срезах гиппокампа при функциональной нагрузке...80

2.3.3. Корреляция активности сукцинатдегидрогеназы и пластических свойств нейронов гиппокампа...83

2.3.4. Влияние ЭКР на изменение реакций нейронов гиппокампа и активности сукцинатдегидрогеназы под действием

сенсорных раздражителей...86

2.3.5. Длительные изменения энергетического метаболизма

клеток гиппокампа в результате обучения ...88

2.3.6. Влияние обучения на изменение реакций нейронов гиппокампа

и активности сукцинатдегидрогеназы под действием сенсорных раздражителей...90

2.3.7. Влияние обучения на изменение реакций нейронов гиппокампа и активности NADH-дегидрогеназы под действием сенсорных раздражителей...91

2.3.8. Множественная корреляция изменений амплитуды ответа

и активности ферментов энергетического метаболизма...94

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ...99

ГЛАВА 3. Системные механизмы регуляции пластичности

3.1. Дивергентно-конвергентный характер распространения возбуждения

вЦНС ...104

3.2. Модулирующие системы и гиппокамп ...105

3.2.1 Влияние норадреналина на распространение афферентного

сигнала в гиппокампе...105

3.2.2. Вазопрессинергическая система и гиппокамп...107

3.2.3. Роль серотонина в морфо-функциональных перестройках афферентных связей гиппокампа...109

3.2.4. Другие медиаторные системы...112

3.3. Функции неспецифических систем мозга в поведении ...113

3.4. Проблема локализации длительных пластических перестроек...116

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.5.1. Изменение чувствительности к норадреналину под действием побуждающего стимула при выработке условного рефлекса двустороннего избегания ...119

3.5.2. Влияние вазопрессина на срезы гиппокампа обучившихся

крыс...123

3.5.3. Следовые эффекты серотонина в гиппокампе...126

3.5.4. Влияние серотонина на величину низкочастотных

перестроек реакций нейронов поля СА1 гиппокампа крыс...127

3.5.5. Длительность сохранения следовых эффектов серотонина

при разных условиях стимуляции...129

3.5.6. Сходство эффектов обучения и аппликации серотонина на электрическую активность переживающих срезов

гиппокампа крыс...130

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ...132

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...136

ВЫВОДЫ ...144

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ...:...147

Посвящаю эту работу профессору Роману Ильичу Кругликову, моему учителю и вдохновителю данного исследования.


ВВЕДЕНИЕ

Интегративная деятельность мозга обеспечивается системой нейрохимических механизмов. В соответствии с принципом системной детерминации ни один из факторов, в том числе нейрохимических, не обладает детерминирующей силой сам по себе, но приобретает такую силу в сочетании с другими факторами в их системе. Методологический принцип таких исследований -детальные физиолого-биохимические сопоставления [Крутиков, 1989].

В настоящее время одним из наиболее распространенных является предположение о том, что в основе ассоциативного обучения и памяти лежит длительное изменении эффективности синаптической передачи [Voronin, 1983; Eccles, 1986; Lynch, Staubli, 1991; Bliss, Collingridge, 1993; McNaughton, 1993; Barnes et al., 1994; Tsien et al., 1996; Martin et al., 2000]. Представление о существовании модифицирующихся синапсов было создано на основании априорных соображений и широко использовалось в теоретических работах [Hebb,1949; Griffith, 1966; Brindley, 1967; Marr, 1971]. Очевидно, что, регуляция клеточных функций направлена на поддержание внутриклеточного гомеостаза и кажется маловероятным, что длительные пластические перестройки могут осуществляться по неким формальным правилам. Думается, наиболее существенные и длительные изменения должны происходить в условиях, затрагивающих жизненно-важные функции клетки, такие, например, как энергетический метаболизм.

Роль митохондрий в пластических процессах не ограничивается их участием в обеспечении энергетических нужд для поддержания ионных градиентов, синтеза предшественника медиатора, обратного захвата, упаковки в везикулы и др. Связь метаболизма глутамата, одного из главных возбуждающих нейротрансмиттеров в ЦНС, с энергетическим метаболизмом может оказывать влияния на величину запаса медиатора [Siesjo, 1978; Hertz et al, 1988], а конкурентное взаимодействие реакций, лежащих в основе синтеза АТФ и депонирования Са2+ определяет участие дыхательных ферментов в Са2+-зависимых пластических процессах [Bernardi, Petronilli, 1996; Ichas et al., 1997; Bindokas et al., 1998; Brustovetsky, Dubinsky, 2000; Nicholls, Budd, 2000].

При исследовании механизмов обучения и памяти не менее важной является проблема локализации длительных пластических перестроек. Нейрохимические механизмы интегративной деятельности мозга осуществляются при тесном взаимодействии разных медиаторных систем [Кругликов, 1986; Котляр, 1986]. Разными медиаторными системами обеспечиваются информационная, побуждающая и подкрепляющая функции [Симонов, 1987]. Полагают, что только динамическая конвергенция разнородных влияний может обеспечить адаптацию к условиям внешней среды [Батуев, Соколова, 2001].

Важная роль не только "информационных", но и так называемых неспецифических, прежде всего моноаминергических систем мозга в подкреплении [Poshel, Ninteman, 1963; Kety, 1967; Громова, 1980] и обучении [Кругликов, 1986; Harrington et al., 1988] делает их полноправными кандидатами при исследовании локализации длительных пластических перестроек и механизмов хранения. Более того, есть мнение о биологической нецелесообразности длительных пластических перестроек в синаптических переключениях, лежащих на пути специфических сенсорных проекций [Сторожук, 1986].

Сигналам, поступающим от так называемых неспецифических систем мозга чаще всего отводят хотя и важную, но все же второстепенную роль нейромодуляторов, санкционирующих длительные пластические перестройки межнейронных взаимодействий, обеспечивающих непосредственную связь сенсорных и моторных центров при формировании моторных программ. Между тем, модулирующие системы по своим свойствам способны занять центральное положение в функциях управления интегративной деятельностью мозга, оказывая избирательное, возбуждающее или тормозное влияние на прохождение сигнала и извлечение моторных программ, причем такая избирательность может формироваться на основе предшествующего опыта.

Цель исследования

С помощью электрофизиологических, нейрохимических и фармакологических методов проследить ход пластических перестроек в гиппокампе при выработке условного рефлекса двустороннего избегания и выявить факторы, определяющие их индукцию на разных этапах обучения.

Задачи исследования

1. Сравнить характеристики суммарных моносинаптических реакций нейронов поля

СА1 на разных стадиях выработки условного рефлекса двустороннего избегания и через неделю после обучения.

2. Сравнить возможности выработки условного рефлекса двустороннего избегания в

периоды не созревших или частично созревших разных механизмов длительных пластических перестроек в гиппокампе крысят разного возраста

3. Провести корреляционный анализ взаимоотношения модификаций свойств

синаптической передачи и активности ферментов начального звена электрон-транспортной цепи митохондрий в гиппокампе крыс под влиянием обучения.

4. Сравнить эффекты разных нейромедиаторов, участвующих в организации

оборонительного поведения (норадреналин, вазопрессин, серотонин) на срезах гиппокампа контрольных и обучившихся крыс.

Научная новизна работы.

На примере оборонительного поведения впервые детально, с учетом возможных действующих факторов исследованы модификации реакций нейронов поля СА1 гиппокампа крыс в процессе перехода от простого ассоциативного обучения (условнорефлекторный страх) к формированию адекватных поведенческих актов.

Впервые сравниваются возможности обучения в зависимости от созревания разных механизмов пластичности в гиппокампе крыс в разные периоды онтогенетического развития.

Впервые показано, что появление инструментальных условных реакций при выработке условного рефлекса двустороннего избегания, а также в процессе онтогенетического развития зависит от величины депрессии реакций нейронов поля СА1 гиппокампа крыс.

Фаза потенциации реакций нейронов поля СА1 наблюдается на стадии формирования эмоционально-негативных условных реакций, а период созревания механизмов длительной потенциации в гиппокампе характеризуется способностью к выработке условнорефлекторного страха, но не инструментальных компонентов оборонительного поведения.

Впервые обнаружено, что после процедуры обучения изменяются частотные характеристики пластических перестроек в гиппокампе. Этот эффект сохраняется через неделю. Изменения амплитудных характеристик суммарных

6

моносинаптических реакций нейронов поля СА1 не сохраняются через неделю после обучения, а воспроизводятся в ответ на обстановочные, а главным образом сигнальный раздражители.

Впервые проанализированы биохимические возможности переключения механизмов пластичности на завершающих стадиях выработки условного рефлекса двустороннего избегания и их связь с перестройками респираторной активности митохондрий.

Впервые при любом типе сенсорных воздействий обнаружена тесная корреляция между модификациями реакций нейронов гиппокампа и активности ферментов начального звена электрон-транспортной цепи.

Впервые обнаружено, что активация сукцинатдегидрогеназного комплекса в зависимости от длительности сенсорных воздействий описывается асимптотической функцией. В условиях биологически значимой стимуляции наблюдается ограничение прироста активности сукцинатдегидрогеназы, что приводит к увеличению доли участия NADH-дегидрогеназного комплекса в восстановлении протонного градиента митохондрий.

Впервые обнаружено, что как при сочетанном, так и при несочетанном предъявлении эффекты условного и безусловного стимулов неаддитивны и наблюдается дополнительный прирост активности сукцинатдегидрогеназы и это коррелирует с увеличением эффективности основного афферентного входа поля СА1.

Впервые выявлена решающая роль ограничения активности

сукцинатдегидрогеназного комплекса в пластических перестройках, происходящих в гиппокампе на завершающих стадиях обучения при формировании адекватного приспособительного поведения.

Впервые обнаружено, что после процедуры обучения происходит изменение эффективности модулирующего влияния серотонина, норадреналина и вазопрессина на амплитудные, частотные и пластические свойства реакций нейронов поля СА1. Модификация эффектов норадреналина и вазопрессина наблюдается уже на ранних стадиях выработки, еще до появления адекватных условных реакций.

Научно-теоретическое и практическое значение работы

Теоретическое значение работы заключается в дальнейшем развитии представлений о роли системных и внутриклеточных механизмов в пластических перестройках межнейронных взаимодействий при обучении. Работа вносит вклад в понимание роли разных механизмов пластичности в адаптивных функциях мозга.

Сравнение изменений, обнаруженных в гиппокампе на разных стадиях обучения позволило выявить разную направленность пластических перестроек в период идентификации условного стимула в качестве сигнала и при формировании и воспроизведении адекватной моторной программы, что сопровождается модификацией эффективности влияния модулирующих систем и тесно связано с активностью митохондрий. Исследование интегративных функций в период их становления дало возможность оценить долю участия разных механизмов в обеспечении пластических процессов, лежащих в основе приспособительного поведения. Анализ собственных и литературных данных позволил разработать концепцию о взаимодействии разных медиаторных систем и роли митохондрий в индукции пластических перестроек в момент образования или воспроизведения ассоциативных связей.

Научно-практическое значение работы, прежде всего, связано со сформулированными в ней новыми представлениями о механизмах взаимодействия разных медиаторных систем в пластических перестройках при обучении. Эти представления могут иметь дифференциально-диагностическое значение и могут быть использованы для оценки и выбора правильной тактики коррекции и профилактики разных вариантов мнестических расстройств. Выявленные закономерности развития пластических процессов на разных этапах обучения и воспроизведения позволяют выделить показатели, которые могут быть использованы для оценки эффективности лекарственных препаратов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Направленность модификаций, лежащих в основе изменения эффективности распространения афферентного сигнала в гиппокампе, специфична при использовании разных видов памяти в ходе выработки оборонительного условного рефлекса. Потенциация суммарных моносинаптических реакций нейронов СА1 наблюдается в фазе выработки классического (условнорефлекторный страх), но не инструментальных оборонительных

8

рефлексов. Выбор и реализация адекватных оборонительных реакций тесно связаны с депрессией, развивающейся после потенциации синаптической передачи САЗ-СА1. Аналогичные закономерности наблюдаются и в раннем онтогенезе.

2. Модификация эффективности межнейронных взаимодействий в гиппокампе,

обнаруженная при выработке условного рефлекса двустороннего избегания, не сохраняется через неделю после обучения. Повторная индукция пластических перестроек происходит во время воспроизведения под действием сигнальных раздражителей, роль сигналов при этом выполняют не только условный стимул, но и обстановочные раздражители.

3. Модификация нейронных реакций при выработке оборонительного условного

рефлекса тесно связана с изменением активности митохондрий. Перераспределение потоков в высокодинамичной системе «энергетический метаболизм - метаболизм глутамата - Са2+ гомеостаз» может быть одной из причин изменения пластических свойств синаптической передачи в процессе обучения и воспроизведения.

4. После процедуры обучения меняется эффективность и частотные характеристики

не только основных афферентных, но и ряда модулирующих входов поля СА1 гиппокампа. Длительное изменение эффективности модулирующих входов рассматривается в качестве ключевого фактора, создающего предпосылки для дифференцированного влияния на пластические свойства клеток и обеспечивающего восстановление характеристик межнейронных взаимодействий при воспроизведении пространственного и временного паттерна активности нейронов, необходимого для реализации приспособительного поведения.
Список литературы
Цена, в рублях:

(при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)		 1425
Скачать бесплатно 23025.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.