Что такое долговременная депрессия и долговременная потенциация синапсов

Обнаружен новый тип синаптической депрессии • Новости науки

Что такое долговременная депрессия и долговременная потенциация синапсов

В ходе индивидуального развития организма сила передачи сигнала в отдельно взятом синапсе (контакте между двумя нейронами) может как увеличиваться (синаптическая потенциация), так и уменьшаться (синаптическая депрессия).

Синаптическая депрессия в ряде случаев служит инструментом ослабления и в конечном счете устранения ненужных нейронных контактов.

Неожиданный по своему молекулярному механизму пример синаптической депрессии, основанный не на времени прихода сигналов на синапс, а на их количестве и группировке (паттерне), был обнаружен в нейронах сенсорной коры молодых мышей, воспринимающей и обрабатывающей информацию от органов осязания — вибрисс («усов»).

Сведения об окружающем мире животные получают от органов чувств. Доля информации, поступающей от отдельных сенсорных систем (слуха, зрения, обоняния, осязания и т.д.), меняется в течение всей жизни, причем наиболее радикальные и быстрые изменения происходят до взросления организма.

На уровне отдельных нервных клеток изменение доли информации от различных сенсорных систем проявляется в усилении или ослаблении связей между нейронами — синапсов, — обеспечивающих проведение импульсов от органов чувств в центральную нервную систему и дальнейшую обработку этих импульсов в мозге.

Мыши, как и другие грызуны, растут очень быстро. На 14-й день мышата открывают глаза, а на 21-й становятся полностью самостоятельными.

Получается, что до начала третьей недели жизни мыши узнают об окружающем их мире почти исключительно за счет осязания и обоняния, а затем у них есть еще около семи дней на то, чтобы «отдать часть управления» зрительной системе.

То есть какие-то связи между нейронами, раньше получавшими информацию о прикосновении и запахе, должны быть ослаблены или вовсе прерваны.

Значительную часть осязательной (тактильной) информацию мыши получают от вибрисс («усов»). После вибрисс нервные пути, несущие тактильную информацию, расходятся. Тот путь (цепочка нейронов), который нас интересует проходит от основания вибрисс (фолликулов) через ядро тройничного нерва в вентральное постеромедиальное ядро (VPM на рис.

 1) таламуса, где сходится тактильная информация и от других областей тела. Далее информация от вибрисс из таламуса попадает в первичную соматосенсорную кору больших полушарий (S1), в ту её область, которая получает сигналы исключительно от «усов» (см. рис. 1).

Как и другие зоны новой коры (неокортекса) больших полушарий, S1 имеет слоистое строение (состоит из шесть слоёв); сигналы от таламуса получает четвёртый слой коры.

Точность поступающих сигналов обеспечивается особым строением четвёртого слоя, при котором каждой вибриссе соответствует определённая группа клеток. Все нейроны внутри такого ансамбля, называемого «бочонками соматосенсорной коры», получают информацию только от одного «уса». На окрашенных срезах неокортекса обсуждаемые группы клеток выглядят как последовательные ряды (рис. 2).

Нейроны бочонков получают сигналы от таламуса, а передают их, в свою очередь, клеткам второго или третьего слоёв соматосенсорной коры. Этот-то контакт (в дальнейшем будем называть его «синапс 4–2/3» по номеру слоя неокортекса) и был выбран для исследования.

Причина такого выбора — высокая пластичность синапсов 4–2/3 на третьей неделе жизни мыши: обнаружили, что у мышат в возрасте 15–21 день может происходить ослабление (долговременная депрессия) некоторых связей нейронов слоёв 4 и 2/3.

Однако механизм этой депрессии понятен не был.

Вспомним, как устроен химический синапс — место контакта двух нейронов, разделённых синаптической щелью. Оба нейрона могут менять потенциал на своих мембранах (деполяризоваться или гиперполяризоваться).

Изменения потенциала передаются через синаптическую щель в виде молекул нейромедиаторов (переносчиков нервного сигнала) — веществ, выделяемых нейроном и служащих для изменения потенциала воспринимающей их клетки.

Один из нейронов в синапсе всегда выполняет роль подающего сигналы и называется пресинаптическим, то есть сигнал через него проходит раньше, чем нейромедиатор через синпатическую щель.

Второй нейрон получает информацию от первого и называется постсинаптическим, так как информация проходит через него позже, чем медиатор через синаптическую щель. Сила связи между двумя нейронами, выраженная в амплитуде изменения мембранного потенциала одного из них или в количестве выделяемого нейромедиатора, может изменяться. Такое изменение называют синаптической пластичностью.

Первое, что требовалось выяснить, — как на клеточном уровне выражается тактильное воздействие на отдельную вибриссу живой мыши. Для этого учёные регистрировали электрическую активность нейронов четвёртого слоя коры, возникающую в ответ на прикосновение к одной вибриссе.

Нейроны обладают свойствами возбудимости и раздражимости.

Это означает, что в ответ на отклонение «уса» нервная клетка, с ним связанная, проявит электрическую активность: разность потенциалов на её мембране, будучи отрицательной, изменится, приблизившись к нулю и, преодолев некоторый предел своего изменения (порог генерации потенциала действия, ПД), резко вырастет, став на миллисекунды положительной (произойдёт деполяризация мембраны), и затем так же резко вернётся к своему значению до возбуждения. Пресинаптическая нервная клетка генерирует ПД, после чего постсинаптическая клетка тоже может сгенерировать ПД и передать сигнал дальше по цепи. Если вторая клетка в ответ на сигнал от первой не сгенерирует ПД, сигнал дальше не пойдёт.

Выяснилось, что каждая клетка бочонка реагирует на такое прикосновение одним-четырьмя потенциалами действия в течение 50–200 миллисекунд после тактильной стимуляции вибриссы.

Далее надо было понять, какая именно активность нейрона четвёртого слоя может привести к ослаблению его связи с клеткой второго-третьего слоёв. На этом этапе исследователи работали уже не на живых мышах, а на срезах соматосенсорной коры.

В каждом таком срезе регистрировали активность попарно связанных друг с другом нейронов синапса 4–2/3 методом пэтч-клэмп. В каждой такой паре клетку слоя 4, играющую роль пресинаптической, деполяризовали так, чтобы она с определённой частотой генерировала потенциал действия (ПД).

Клетка слоя 2/3, постсинаптическая в этой паре, отвечала на пришедший от пресинаптического нейрона сигнал возбуждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП). Величина ВПСП в ответ на один ПД, служивший тестирующим стимулом, в ходе часового эксперимента практически не изменялась.

Изменение скорости достижения максимальной амплитуды ВПСП и величины этого потенциала происходило после серии из 100 стимуляций, точно копировавших варианты активности нейронов четвёртого слоя, записанных в ходе экспериментов на живых мышатах (рис. 3).

Оказалось, что ответ постсинаптической клетки синапса 4 2/3 усиливается, если потенциал действия на ней возникает после прихода аналогичного сигнала с пресинаптического нейрона (рис.

 3, A), и ослабевает, если сначала возбуждается постсинаптическая клетка, а пресинаптическая разряжается после (рис. 3, B).

Такие потенциация (усиление) и депрессия (ослабление) связей вполне объяснимы: синапс, условно говоря, правильный, если информация сначала поступает на его вход, а потом уже идёт на выход, но не наоборот.

Но как нервная клетка выясняет, какие из связей ей стоит поддерживать, а какие — нет? Любой нейрон может иметь несколько связей с несколькими другими нейронами, причем активность каждой связи не зависит от активности других.

Если от пресинаптического (для данного синапса) нейрона много раз подряд (или долгое время с определённой периодичностью) на постсинаптический нейрон приходит сигнал, способный вызвать в нём ПД, то связь между этими двумя нейронами усиливается. Это явление называется принципом Хебба.

(Здесь важно неоднократное повторение импульсов от пресинаптического нейрона и то, что потенциалы действия в принимающем, постсинаптическом, нейроне появляются позже, чем в пресинаптическом.) Механизмы усиления связей между нейронами изучены гораздо более тщательно, чем процессы, ведущие к их ослаблению.

Долгое время был известен только один механизм ослабления связей нейронов — прерывание связи с клеткой, «не успевающей» вовремя подать сигнал.

Допустим, пресинаптический нейрон подаёт сигнал на принимающий нейрон, когда тот уже возбудился по каким-то другим причинам (например, нейрон из другой нервной цепи подал на него сигнал раньше, чем «наш» нейрон, а «наш» — «опоздал»). В таком случае постсинаптическая нервная клетка ослабляет связь с «опаздывающей» клеткой.

Однако в обсуждаемом исследовании ослабление синаптической передачи было ещё сильнее, если авторы статьи искусственно не давали принимающей клетке реагировать на ПД, приходящий от пресинапса (рис. 3, C). Этот факт позволил исследователям предположить, что механизм депрессии синапса 4 2/3 отличается от классического Хеббовского. Но как именно?

Если порядок возбуждения пре- и постсинаптического нейрона не имеют значения, то, вероятно, важны количество и частота следования (группировка) потенциалов действия, приходящих от клетки слоя 4 (получается своего рода азбука Морзе).

Другими словами, существует определённая «фраза» (её называют паттерном), выдаваемая пресинаптической клеткой, на которую постсинаптическая должна ответить потенциалом действия, а в случае игнорирования такой «фразы» синаптическая связь ослабится как неэффективная или ненужная.

Чтобы понять, как выглядит такой сигнал на языке ПД, исследователи деполяризовали нейрон слоя 4 так, чтобы он разряжался двумя-четырьмя спайками (нервными импульсами), идущими либо через равные промежутки времени, либо сгруппированными по несколько ПД. Все варианты группировки потенциалов действия (паттерны) были взяты из опытов на живых мышах (см. выше).

Оказалось, что наиболее сильную депрессию синаптической связи нейронов слоёв 4 и 2/3 вызывает игнорирование паттерна 3+1: пресинапс разряжается три раза подряд, после чего через промежуток времени, примерно равный длительности этих трёх спайков (один спайк соответствует одному пику на рисунке), «фраза» завершается последним потенциалом действия. Новый тип долговременной депрессии, вызванный отсутствием ответа постсинаптической клетки на такой сигнал, назвали паттерн-зависимым.

Чтобы выяснить молекулярный механизм паттерн-зависимой долговременной депрессии (ДВД), авторы вводилиблокаторы тех или иных рецепторов (комплексов белковых молекул, служащих для распознавания сигнала, принесённого к нейрону в форме нейромедиатора) или ферментов в одну из клеток синапса 4–2/3 или же в межклеточное пространство, в зависимости от мишени и механизма действия конкретного вещества. При выборе блокаторов учёные исходили из имеющейся информации о классическом механизме ДВД.

Известно, что в случае Хеббовского варианта депрессии основную роль в ослаблении контакта двух нейронов играет постсинаптическая клетка.

Последовательность биохимических реакций (молекулярный каскад) в ней включает повышение внутриклеточной концентрации кальция, который вызывает выброс нетипичных нейромедиаторов — эндогенных каннабиноидов.

Последние отличаются тем, что выделяются не пресинаптическим, а постсинаптическим нейроном и действуют на рецепторы, расположенные на клетках нейроглии, — каннабиноидные рецепторы CB1.

В ответ на активацию CB1 в клетке глии также повышается концентрация кальция, и она выделяет нейромедиатор глутамат, основной переносчик сигнала в данном синапсе. Нейроглиальный глутамат активирует пресинаптические NMDA-рецепторы (ионотропные рецепторы глутамата), что, в свою очередь, тормозит дальнейший выброс медиатора пресинапсом.

Авторы обсуждаемой статьи последовательно блокировали активацию постсинаптических NMDA-рецепторов, повышение внутриклеточной концентрации ионов кальция в той же клетке, эндоканнабиноидные рецепторы нейроглии и активность глиальных элементов в целом.

Ни одно из этих воздействий не повлияло ни на возникновение, ни на поддержание ДВД.

Зато дезактивация пресинаптических NMDA-рецепторов, а также кальций-зависимого фермента кальцинейрина (CN), задействованного и в долговременной депрессии «классического» типа, блокировала появление паттерн-зависимой ДВД в рассматриваемом примере.

На основе полученных результатов учёные составили сравнительную схему молекулярных механизмов Хеббовской и паттерн-зависимой форм ДВД (см. рис. 4).

Схема наглядно демонстрирует, что постсинаптическая клетка в паттерн-зависимой ДВД фактически не задействована: все механизмы депрессии такого типа завязаны на пресинапсе, и роль постсинапса здесь сводится к тому, чтобы не отвечать на приходящие на него сигналы.

Это первый зарегистрированный случай подобного ослабления синаптических связей. Однако полной и подробной картины того, что происходит в пресинаптической клетке во время проявления такого рода ДВД пока что нет.

Поэтому первоочерёдная задача исследователей — прояснить точные каскады событий внутри пресинаптического нейрона при паттерн-зависимой депрессии.

Источник: Antonio Rodríguez-Moreno, Ana González-Rueda, Abhishek Banerjee, A. Louise Upton, Michael T. Craig, Ole Paulsen. Presynaptic Self-Depression at Developing Neocortical Synapses // Neuron. 9 January 2013. V. 77. Issue 1. P. 35–42. (Статья находится в открытом доступе.)

См. также:
1) Jesper Sjöström, Wulfram Gerstner. Spike-timing dependent plasticity // Scholarpedia, 5(2):1362. (2010).
2) Natalia Caporale, Yang Dan.

Spike Timing–Dependent Plasticity: A Hebbian Learning Rule // Annual Review of Neuroscience. V. 31. P. 25–46. (July 2008).
3) Правило Хебба: «универсальный нейрофизиологический постулат» и великое заблуждение математиков.

4) Проясняется механизм формирования синапсов, «Элементы», 22.06.2010.

Светлана Ястребова

Источник: https://elementy.ru/news/431992

И долговременная депрессия как выражение пластичности в бидирекционном синапсе

Что такое долговременная депрессия и долговременная потенциация синапсов

После тогокак в мозжечке было открыто явление долговре­менной депрессии (ДВД) и ее удалось связать с механизмом выра­ботки мигательного условного рефлекса, интерес к изучению ДВД резко возрос.

ДВД в мозжечке выявлена в отношении возбудитель­ной передачи и развивается на синапсах параллельных волокон — сенсорного пути к клеткам Пуркинье.

Для ее появления требуется сочетание стимуляции параллельных волокон, представляющих условный сигнал, со стимуляцией лазящих волокон, проводящих сигнал от безусловного раздражителя к клеткам Пуркинье. ДВД сегодня выявлена не только в мозжечке, но и в новой коре, гип­покампе, таламусе и др.

Какой эффект появится: ДВД или ДВП — зависит от того, какова частота стимуляции путей к пресинаптическому нейрону и каков уровень поляризации мембраны постсинаптического нейро­на. В коре и гиппокампе высокочастотная стимуляция обычно вы­зывает ДВП, низкочастотная — ДВД. В мозжечке, наоборот, высо­кочастотная совместная стимуляция параллельных и лазящих во­локон приводит к развитию ДВД.

Оказалось, что ДВД и ДВП более тесно связаны между собой, нежели представляли раньше. Оба явления могут быть воспроиз­ведены на одном и том же синапсе (рис. 35). Синапс, в котором

Уровень постсинаптического возбуждения

Рис. 35. Зависимость появления долговременной потенциации (ДВП) и долговременной депрессии (ДВД) в бидирекционном синапсе от порога модификации и уровня постсинаптического возбуждения.

можно при определенных условиях получить ДВП илиДВД, полу­чил название бидирекционного.

Он принципиально отличен от си­напса Хебба, требующего пре-постсинаптического совпадения. Ему не нужно подкрепления в виде активации постсинаптического ней­рона.

Так, ДВД можно получить ритмической стимуляцией, когда мембрана постсинаптического нейрона гиперполяризована.

Полагают, что пластические изменения у такого бидирекци-онного синапса в виде появления ДВП и ДВД обусловлены дей­ствием ритмической стимуляции на особый тип рецепторов, воз­буждение которых открывает каналы для впуска в клетку мощного потока ионов кальция. Такими свойствами обладают рецепторы NМА.

Их активация аналогична действию безусловного раздра­жителя. Высокочастотная стимуляция, вызывающая ДВП, действует непосредственно через NМА-рецепторы. Хотя не исключается, что высокочастотный раздражитель может открывать и потенциал-зависимые кальциевые каналы. А это означает возможное подклю­чение и постсинаптического нейрона, т.е.

участие подкрепления полностью не исключается.

Для объяснения свойств бидирекционного синапса вводится по­нятие «порог модификации».

Он соответствует определенной ком­бинации уровня постсинаптического возбуждения и частоты сти­муляции, при которой не возникает ни ДВП, ни ДВД.

Порог моди­фикации — это некая критическая точка, в которой происходит переход от ДВП к ДВД. Только уход от порога модификации опре­деляет появление ДВД или ДВП. Порог модификации — скользя-

щая величина, он может сдвигаться как в одну, так и в другую сторону в зависимости от состояния постсинаптического нейрона. Его скольжение получило название «пластичности синоптической пластичности» или метапластичности».

В качестве возможных механизмов «метапластичности рассмат­ривают кальций-зависимые изменения активности внутриклеточ­ных веществ. В их роли выступают протеинкиназы, вызывающие фосфорилирование белков, и протеинфосфотазы, инициирующие обратный процесс — дефосфорилирование.

Баланс между фосфо-рилированием и дефосфорилированием определяет появление ДВП или ДВД.При малой интенсивности постсинаптического возбуждения преобладает активность фосфотазы, что приводит к дефосфори-лированию.

При сильном возбуждении доминирует процесс фос-форилирования.

В некоторых случаях ДВД можно было получить только после предварительно вызванной ДВП. Такая ДВД была названа депо-тенциацией. Недавно были выявлены ДВП и ДВД тормозной пере­дачи в неокортексе и в мозжечке.

ДВП и ДВД противоположно действуют в отношении возбудительных и тормозных входов. Так, увеличение концентрации Са в нейронах коры вызывает ДВП возбудительного входа и ДВД тормозного, и наоборот.

В мозжечке увеличение содержания ионов Са2'1″ в нейронах ведет к ДВД возбу­дительного входа и ДВП тормозного.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/10_263097_i-dolgovremennaya-depressiya-kak-virazhenie-plastichnosti-v-bidirektsionnom-sinapse.html

Депрессия и привыкание (габитуация)

Что такое долговременная депрессия и долговременная потенциация синапсов

В синапсах с исходно высоким уровнем секреции медиатора высокочастотная активность может приводить к выраженному уменьшению амплитуды постсинаитических потенциалов.

Этот процесс называется депрессией передачи и связан преимущественно с частичным истощением запаса доступного для выброса медиатора в пресинаптическом нервном окончании.

Депрессия является одним из механизмов привыкания (габитуации).

Долговременные формы синаптической пластичности

Долговременная потенциация (англ, long-term potentiation) — это быстро развивающееся устойчивое усиление синаптической передачи в ответ на высокочастотное раздражение. Этот вид пластичности может продолжаться дни и месяцы (см. рис. 3.40).

Долговременная потенциация наблюдается во всех отделах ЦНС, но наиболее полно она исследована у глутаматергических синапсов нейронов гиппокампа.

Глутаматные рецепторы NMDA- и АМРА-подтипов играют ключевую роль в возникновении и проявлении долговременной потенциации.

Механизм долговременной потенциации

В глутаматергических и в ряде других центральных синапсов, где наблюдается долговременная потенциация, постсинаптическая мембрана имеет особые компоненты, обладающие повышенной плотностью при электронномикроскопическом исследовании.

Так, вблизи NMDA-рецепторов расположено множество специализированных структур, называемых белками постсинаптической плотности.

Они представляют собой послойно организованные комплексы белков цитоскелета, образующие своеобразные «леса» (англ, scaffolds), которые примыкают изнутри к рецепторам.

В состав белков постсинаптической плотности включают также ферменты, группирующиеся вблизи внутреннего устья канала NMDA- рецептора.

Белки и ферменты на разных уровнях «лесов» взаимодействуют между собой и с NMDA-рецепторами, а также с входящими по каналам NMDA-рецепторов ионами кальция. Вошедшие катионы Са2+ связываются с примембранным внутриклеточным белком — кальмодулином (СаМ).

Образовавшийся комплекс активирует примембранный фермент — Са2+- кальмодул инзависимую протеинкиназу II типа (СаМ КП). СаМ КП фосфо- рилирует расположенные поблизости АМРА-рецепторы.

После фосфорилирования возрастает ионная проводимость каналов этих рецепторов, что приводит к увеличению ностсинантического ответа на каждый квант медиатора. Кроме того, данный фермент мобилизует встраивание дополнительных АМРА-реценторов в постсинаптическую мембрану, что приводит к увеличению квантового состава ВИСИ. На рис. 3.

41 видно, что запускаемые входящим в постсинаптическую клетку кальцием сигнальные каскады биохимических реакций могут достигать ядерного аппарата нейрона. Данное влияние направлено на регулирование активности и плотности постсинаптических NMDA- и АМРА-рецепторов. Это происходит за счет увеличения их синтеза и встраивания в мембрану.

Рис. 3.41.Схема механизмов кратковременной и долговременной потенциаций в гутаматергических синапсах

Долговременная депрессия также возникает в результате определенного режима высокочастотной активности синапсов и проявляется в виде длительного ослабления синаптической передачи. Этот вид пластичности имеет механизм, сходный с долговременной нотенциацией, но проявляется при более низкой внутриклеточной концентрации ионов Са2+.

В последние годы стало очевидным, что в нервной системе возможна химическая передача сигналов не только в виде классической синаптической передачи, происходящей с участием анатомически закрепленного контакта «от пресинапса к постсинапсу».

Оказалось, что медиатор, выделяющийся из одного нервного окончания, может действовать не только на свою постсинаптическую мембрану, но и на мембраны других нейронов, которые имеют соответствующие рецепторы.

В этом случае действие медиатора расширяется за пределы одного конкретного синапса, где он выделяется.

Таким образом, медленная химическая передача в синапсах ЦНС часто связана с дистантным действием медиаторов. При этом зона высвобождения медиатора на сотни и более нанометров отстоит от клеток, несущих на мембране рецепторы к этим медиаторам.

Происходит растекание медиатора (англ, spillover) в окружающей нейроны среде, и такое действие медиатора направлено на рецепторы сразу нескольких нейронов. Такой механизм сигнализации в ЦНС называют диффузно-объемным.

Это фактически вариант паракринного действия медиаторов, который раньше был известен только для гормонов. Сегодня он показан для многих медиаторов — гистамина, дофамина и др.

В заключение приведем данные о продолжительности различных процессов, происходящих при синаптической активности (рис. 3.42). Длительность процессов имеет широкий диапазон — от 1 мс (деполяризация постсинаптической мембраны за счет ионотропных рецепторов) до суток и более (модуляция синаптической передачи).

Рис. 3.42.Сравнительная продолжительность различных событий в синапсах

Page 3

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Посмотреть оригинал

  • 1. Что такое синапс? Дайте определение.
  • 2. Из каких структурных компонентов состоит химический синапс?
  • 3. Что такое медиатор? Приведите примеры возбуждающих и тормозных медиаторов.
  • 4. Назовите типы постсинаптических рецепторов. Каково их устройство?
  • 5. Что такое постсинаптические токи и потенциалы? Какова роль постсинаптических потенциалов в генерации ПД?
  • 6. Чем обусловлены вариации амплитуды постсинаптических потенциалов?
  • 7. Какие токи обусловливают нарастание и спад постсинаптичсских потенциалов?
  • 8. Что такое квант медиатора и миниатюрные постсинаптические потенциалы?
  • 9. Что такое ВПСГТ и ТПСГ7? Как определить их квантовый состав?
  • 10. Как происходят временная и пространственная суммация ВИСИ и ТПСП?
  • 11. Что такое пресинаптическое торможение? Приведите примеры.

Медиаторы. Говоря об общем числе известных медиаторов, называют от десятка до сотни химических веществ. Для того чтобы назвать вещество медиатором, используют следующие критерии:

  • 1) вещество выделяется из клетки при ее активации;
  • 2) в клетке присутствуют ферменты для синтеза данного вещества;
  • 3) в соседних клетках выявляются белки-рецепторы, активируемые данным медиатором;
  • 4) фармакологический (экзогенный) аналог имитирует действие медиатора.

В настоящее время принято подразделять медиаторы на несколько групп в соответствии с их химической природой.

  • 1. Аминокислоты: ГАМК, глицин, глутамат и аспартат.
  • 2. Биогенные амины: эти вещества содержат в молекуле положительно заряженный атом азота. Их принято подразделять на моноамины, аце- тилхолин и гистамин. Моноамины во многих случаях являются производными соответствующих аминокислот, получаемыми в результате декар- боксилирования последних. В их состав, помимо первичной аминогруппы, входят производные индола — серотонин или катехола (катехоламины) — дофамин, адреналин (эпинефрин) и норадреналин (норэпинефрин). Основой для синтеза этих подгрупп нейромедиаторов служат аминокислоты – триптофан и тирозин соответственно. Дальнейшее разделение в пределах группы биогенных аминов основано на характере взаимодействия аминогруппы с органическим радикалом. Ацетилхолин является единственным представителем производных холина. Гистамин является производным аминокислоты гистидина и содержит в своем составе имидазольную группу.
  • 3. Нейронентиды: эндорфин, энкефалины, кальцитонин, вещество Р и многие другие. Нейропептидные медиаторы образуются путем специфического протеолиза из крупных белковых молекул-предшественников в теле нейрона. В результате из одного белка могут быть образованы разные по структуре нейропептиды. В одном нейроне может одновременно синтезироваться и секретироваться более одного нейронептида. Нейронентиды транспортируются по аксону в нервную терминаль в крупных везикулах с электронно-плотной сердцевиной (англ, dense-core vesicles) и в таком виде содержатся в области терминали, где происходит их секреция. Нейропептиды нередко выступают и в роли комедиаторов.
  • 4. Пурины и их производные. Сравнительно недавно стало известно, что нейроны способны использовать в качестве медиатора хорошо известное макроэргическое вещество — АТФ, а также АДФ и аденозин. В ЦНС и на периферии обнаружены синапсы, в которых АТФ и аденозин работают в качестве медиаторов и адресуют свое действие специфическим пуриновым постсинаптическим и пресинаптическим рецепторам.
  • 5. Газообразные вещества-медиаторы. Это относительно недавно открытый класс медиаторов. Они обладают целым спектром уникальных особенностей: а) отсутствуют специфические механизмы их накопления и хранения внутри клетки (они не запасаются в везикулах); б) газы способны сразу после образования диффундировать через мембраны нейронов и воздействовать на внутриклеточные ферменты и белки соседних клеток. В настоящее время к газообразным медиаторам относятся как минимум три молекулы: NO, СО и H2S.

Комедиаторы. Наряду с медиатором, в синаптических везикулах могут присутствовать и другие активные вещества. Они высвобождаются в синаптическую щель вместе с основным медиатором и могут воздействовать на свои рецепторы на постсинаптической мембране, такие вещества называют комедиаторами.

Они не способны сами вызывать передачу возбуждения через синапс, но оказывают модулирующее влияние на эффекты медиатора в синапсе. Например, в синапсе, образуемом мотонейроном на скелетном мышечном волокне, медиатором является ацетилхолин, а комедиатором — АТФ.

Соотношение концентраций АХ : АТФ в везикуле составляет примерно 5:1.

Комедиаторы, прямо не участвуя в процессе передачи сигнала от нейрона к нейрону, могут, однако, этот процесс существенно усиливать или ослаблять.

Кроме того, в терм и нал ях возможно сосуществование везикул разных типов: большинство синаптические и заполнены медиатором и комедиатором, однако встречаются и другие, немногочисленные, более крупные, заполненные пептидами или другими веществами.

Экзоцитоз таких крупных везикул, в отличие от синаптических везикул (содержащих основной медиатор) происходит не в активных зонах, а в других участках пресинаптической мембраны при особых режимах электрической активности синапсов.

Содержимое таких крупных везикул предназначено для трофических воздействий со стороны пресинаптического нейрона на метаболизм постсинаптической клетки — вплоть до воздействий на ее генетический аппарат.

Характерным примером комедиатора является АТФ, который запасается совместно с АХ в холинергических везикулах либо с глутаматом в глутаматергических везикулах, и оказывает модулирующее действие на синаптическую передачу.

В симпатических варикозных окончаниях комедиатором основного медиатора норадреналина является нейропептид Y. Еще один пример — производные жирных кислот: арахидоновая кислота и эйкозаноиды. Данные нейромодуляторы задействованы в регуляции процессов секреции медиаторов, в осуществлении реакции воспаления.

Кроме того, они выступают в качестве медиаторов лихорадки и могут принимать участие во многих других процессах.

Источник: https://studme.org/139763/geografiya/depressiya_privykanie_gabituatsiya

Пластичность синапсов

Что такое долговременная депрессия и долговременная потенциация синапсов

Входе функционирования синапсы подвергаютсяфункциональным и морфологическимперестройкам. Этот процесс названсинаптической пластичностью.

Наиболееярко такие изменения проявляютсяпри высокочастотной,или тетанической активности,являющейся естественным условиемфункционирования синапсов in vivo.Например, частота импульсации вставочныхнейронов в ЦНС достигает 1000 Гц.

Пластичность(рис. 6-10) может проявляться либов увеличении (облегчениипотенциации),либо уменьшении (депрессии)эффективности синаптической передачи.

Выделяют кратковременные (длятсясекунды и минуты) и долговременные (длятсячасы, месяцы, годы) формы синаптическойпластичности. Последние интересны тем,что они имеют отношение к процессамнаучения и памяти.

Рис.6–10. Формысинаптической пластичности

Кратковременные формы синаптической пластичности

Кним относятся облегчение, потенциация,депрессия и привыкание.

Облегчение. Впроцессе активности в синапсах с исходнонизким уровнем секреции нередкопроисходит увеличение амплитудыпостсинаптического потенциала (ПСП).

Этот процесс — облегчение — имеетпресинаптическую природу и объясняетсятеорией «остаточного кальция».

Согласноэтой теории, в процессе высокочастотнойактивности в пресинаптической терминалинаблюдается повышение концентрацииСа2+,вследствие чего происходит увеличениевероятности освобождения квантовнейромедиатора.

Потенциация,посттетаническая потенциация(сенситизация). УвеличениеПСП при высокочастотной активностиможет иметь и постсинаптическую природу.

Такой вид пластичности связан с повышениемчувствительности постсинаптическихрецепторов к нейромедиатору и называетсяпотенциацией.

Величина ПСП можетнекоторое время (секунды и минуты)оставаться повышенной и после окончаниятетанической активности.Это посттетаническая потенциация (вЦНС — сенситизация).

Депрессияи привыкание (габитуация). Всинапсах с исходно высоким уровнемсекреции высокочастотная активностьможет приводить к уменьшению величиныПСП. Этот процесс — депрессия —связан преимущественно с истощениемзапаса нейромедиатора в пресинаптическомнервном окончании. Депрессия являетсяодним из механизмов привыкания(габитуации).

ВашДоктор
Добавить комментарий