НЕЙРОНАЛЬНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ: ТОНИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫЕ ИОНОТРОПНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ
Алексей Семьянов
Alexey Semyanov,
Department of Clinical and Experimental Epilepsy
Institute of Neurology,
Queen Square,
London
WC1N 3BG
Нейроны взаимодействуют между собой посредством химических синапсов, электрических контактов, высвобождаемых нейромодуляторов и т.д. В 90-е годы прошлого века Дмитрий Кульман (D.M. Kullmann) обнаружил, что нейропередатчик, высвободившийся в результате синаптического события, способен покидать пределы синаптической щели, диффундировать к соседним синапсам и активировать их рецепторы. Однако, покинув синаптическую щель, нейропередатчик прежде всего достигает рецепторов, расположенных на внесинаптической мембране дендрита и на пресинаптической терминали. Внесинаптический нейропередатчик, рано или поздно захватывается нейрональными или глиальными транспортерами. Таким образом, наибольшие изменения его концентрации происходят в локальных участках нейрональной сети, ограниченных группой нейронов или, даже, небольшим числом нейрональных компартментов.
Внесинаптические рецепторы, как правило, обладают очень высокой аффинностью и реагируют на крайне малые изменения в концентрации нейропередатчика. Некоторые из таких рецепторов (например, рецепторы гамма-амино масляной кислоты - ГАМК) способны поддерживать постоянный (тонический или шунтирующий) ток. В нашей лаборатории удалось показать, что условия возникновения тонического тока различаются в различных типах нейронов. В возбуждающих нейронах при нормальных условиях ГАМКергический тонический ток отсутствовал, но регистрировался в тормозных. Мы предположили, что это связано с различием в локальной концентрации внеклеточной ГАМК.
Процесс изменения синаптического тока в зависимости от состояния мембраны нейрона-мишени можно терминологически определить как "нейрональная обработка синаптического сигнала". Одним из способов нейрональной обработки синаптического сигнала является вышеупомянутый ГАМКергический тонический ток. В своей работе Митчелл и Сильвер (S.J. Mitchell and R.A. Silver) показали, что шунтирующий ток также определяет усиление выходного сигнала нейрона (частоту нейрональных разрядов) и регулирует обработку частотно-кодированной синаптической информации.
Если нейрональная обработка синаптического сигнала будет изменять свои параметры во времени, то этот процесс может быть охарактеризован как "нейрональная пластичность". Нейрональная пластичность носит как кратковременный, так и долговременный характер. Примерами, долговременного изменения нейрональной обработки сигнала является появление тонического ГАМКергического тока при эпилепсии в нейронах, которых он отсутствовал в нормальном состоянии, и исчезновение тонического ГАМКергического тока в нейронах, в которых он прежде присутствовал в ходе постэмбрионального развития. Это указывает на роль нейрональной пластичности в различных функциональных состояниях мозга.
Литература:
1. Семьянов А.В. Диффузная внесинаптическая нейропередача посредством глутамата и ГАМК // Журнал Высшей Нервной Деятельности (в печати). скачать pdf
2. Semyanov A, Walker MC, Kullmann DM. GABA uptake regulates cortical excitability via cell type-specific tonic inhibition // Nature Neurosci. 2003;6(5) P484-90. скачать pdf
3. Mitchell SJ and Silver R.A. Shunting Inhibition Modulates Neuronal Gain during Synaptic Excitation // Neuron 2003 38 P433-445. скачать в pdf
4. Семьянов А.В. Нейрональная пластичность http://www.ecclescorner.org/RUS/papers/ecr0906031.shtml