Роль нейромедиаторных систем головного мозга в процессах фиксации и хранения энграмм
В настоящее время считают, что выполнять медиаторную функцию могут вещества, обладающие определенными свойствами. Так, они должны иметь систему ферментов, необходимых для их синтеза и метаболизма в мозге, и определенную форму хранения (везикулы), высвобождаться под влиянием нервного импульса, даже в малых концентрациях вызывать характерные изменения постсинаптического потенциала и ионной проницаемости.
Эти эффекты избирательно устраняются специфическим антагонистом. С достаточной долей уверенности к нейромедиаторам можно отнести ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин и некоторые аминокислоты, например ГАМК, глицин и др. По мнению G. Burnstock (1975), функцию медиаторов в мозге могут выполнять и некоторые адениновыенуклеотиды, в частности аденозин и АТФ, поскольку они обладают всеми необходимыми свойствами.
Функциональная роль любого нейромедиатора состоит в том, что он служит для возбудимых мембран внешним сигналом, запускающим комплекс реакций, конечным итогом которых является локальное изменение ионной проницаемости хемочувствительного участка постсинаптической мембраны.
Поскольку ионный гомеостаз является важнейшим механизмом, регулирующим процессы транскрипции и трансляции в нервной клетке, нейромедиатор также можно рассматривать как своеобразный внутриклеточный химический сигнал. Кроме того, все нейромедиаторы активируют систему, связанную с синтезом циклических мононуклеотидов.
Вместе с тем избирательное распределение нейромедиаторов в структурах головного мозга животных и человека позволяет рассматривать их как вещества, которые маркируют отдельные области мозга, ядра, популяции нейронов со специфическим распределением их аксонов и формируют специфические по медиатору нейронные ансамбли. Существует также мнение [Bloom F. Е., 1977], что нейромедиатор кодирует специфическую функцию в организме.
Хорошо известны роль ацетилхолина в центральной регуляции двигательной активности, водносолевого обмена и некоторых типов поведения [Ильюченок Р. Ю., 1977; Karczmar А. С, 1974], норадреналина — в регуляции пищевого и агрессивнооборонительного поведения, самостимуляции [Stein L. et al., 1972; Myers R. D., 1974] и дофамина — в возникновении стереотипии движений. Доказано участие центральных норадренергических систем в регуляции стрессорных реакций [Заводская И. С. и др., 1977], бодрствования, внимания, настороженности и исследовательских форм поведения.
В последнее время производятся попытки выяснить роль отдельных нейромедиаторов (ацетилхолина, норадреналина и серотонина) в процессах формирования, консолидации и хранения информации в ЦНС.
В связи с этим некоторые исследователи склонны отводить преимущественное значение в каждом из этих процессов тому или иному нейромедиатору. Так, Р. Ю. Ильюченок (1977) считает ацетилхолин и холинореактивные системы головного мозга ответственными за регистрацию и воспроизведение (реализацию) энграмм, а мы [Бородкнн Ю. С. и Коауз В. А., 1978] ограничиваем их роль участием в процессах обучения и кратковременного хранения информации. R. В. Roberts (1970) и L. Stein (1975) полагают, что долговременное хранение следа памяти обеспечивается адренергическими системами и катехоламинами, в то время как W. В. Essman (1974) в качестве нейромедиатора, без которого невозможен процесс фиксации (консолидации) следа памяти, рассматривает серотонин.
Условность такого разделения становится очевидной, если учесть, что конечный результат действия всех нейромедиаторов на уровне постсинаптической мембраны является сходным — деполяризация или гиперполяризация наружной мембраны нейрона с возможной активацией синтеза циклических нуклеотидов и белка. Это свидетельствует о том, что нейромедиаторы являются химическим сигналом, включающим деятельность определенного ансамбля нейронов, в котором закодирован специфический навык.
«Нейрохимические и функциональные основы долговременной памяти»,
Ю.С. Бродкин, Ю.В. Зайцев
Возможно, однако, что усиление синтеза РНК и белка, вызванное адреномиметиками, не является специфическим феноменом, поскольку аналогичный эффект наблюдается при введении любых стимуляторов ЦНС (коразол, пикротоксин, стрихнин), которые, так же как и фенамин, ускоряют процесс консолидации вырабатываемого навыка. Возбуждение же адренорецептивной мембраны адреналином не оказывает влияния непосредственно на синтез РНК в нейронах [Вепринцев Б. Н., 1973]….
Апоморфин — классический агонист рецепторов, чувствительных к дофамину, подобно самому дофамину восстанавливал у крыс навык условного избегания, угашенный 6-оксидофамином. Галоперидол, аминазин и спироперидол (антагонисты дофамина), напротив, нарушали навыки, выработанные на аверсивные стимулы [Lenard L. G. et al., 1975; Gozzani J. L. et al., 1976; Izquierdo I. A. et al., 1976]. Исходя из этого, можно думать,…
Содержание 5-окситриптамина в мозге мышей, особенно в гиппокампе, резко возрастало тотчас же после электрошока, вызывающего амнезию выработанного навыка у подопытных животных [Essman W. В., 1974]. Напротив, любые воздействия, связанные со снижением уровня серотонина в мозге, особенно в структурах переднего мозга (разрушение ядер шва среднего мозга или медиального пучка конечного мозга, содержащего серотонинергические волокна, инъекция парахлорфенилаланина,…
Конвергенция на одном нейроне терминалей других нейронов, высвобождающих различные биогенные амины или аминокислоты, создает реальные возможности для взаимодействия нейромедиаторов на синаптическом уровне в масштабе не только одного нейрона в нейронной популяции, но и на уровне головного мозга в целом. Механизмы такого взаимодействия чрезвычайно разнообразны. В частности, взаимодействие ацетилхолин — дофамин или норадреналин — серотонин может…
Отдельные примеры взаимодействия различных нейромедиаторных систем свидетельствуют о том, что каждая из этих систем может включаться при торможении другой. Так, нарушение выработки условной реакции пассивного избегания после коагуляции норадренергических путей переднего мозга устранялось предварительным введением галантамина [Никифоров А. Ф. и др., 1979]. Угашение навыка пассивного избегания у мышей, вызванное апоморфином, устранялось галоперидолом, а данный эффект,…
Большой интерес представляют гипотезы, связывающие действие центральных мхолинолитиков с неассоциативными факторами. Установлено, что препараты этого ряда избирательно увеличивают количество ответов, не сопровождающихся подкреплением в ситуациях спонтанного чередования прохождения крысами лабиринта и получения пищевого вознаграждения в режиме постоянного количества ответов, ведущих к подкреплению [Plotnik et al., 1976; Milar К. S. et al, 1978]. D. M. Warburton…
Процессы регистрации, отбора и долговременного хранения информации в ЦНС животных и человека в значительной степени определяются общим уровнем бодрствования, направленного активного внимания и особенно эмоциональной окраской того или иного сигнала [Громова Е. А., 1977, 1978; Kety S. S., 1978]. Известно, что в этих процессах активная роль принадлежит биогенным аминам, в частности катехоламинам (норадреналину и дофамину),…
Уменьшение содержания норадреналина, особенно в структурах переднего мозга и гипоталамусе, вызванное разрушением нейронов голубоватого места, в которых он синтезируется, или дорсального пучка переднего мозга, включающего и норадренергические волокна, вызывает значительное нарушение процессов обучения и фиксации вырабатываемых навыков, уменьшение времени сохранения и воспроизведения различных выработанных форм поведения у крыс [Zornetzcr S. F. et al., 1976; Tremmel…
Немало исследований посвящено изучению роли ферментов, синтезирующих катехоламины в головном мозге (тирозингидроксилазы, декарбоксилазы α-ароматических аминокислот и дофамин-β-оксидазы), в процессах фиксации и хранения информации. Торможение синтеза катехоламинов с помощью веществ, избирательно ингибирующих активность указанных ферментов (α-метилпаратирозин, диэтилдитиокарбамат, дисульфирам), а также введение резерпина и гуанетидина, истощающих депо катехоламинов, нарушает консолидацию и длительное хранение приобретенных навыков у различных…
Ингибиторы моноаминоксидазы (ипрониазид), повышающие уровень катехоламинов в мозге, вызывали амнезию у подопытных крыс [Кругликов Р. И. и др., 1974]. Эти авторы связывают амнезирующее действие данных агентов с избыточным накоплением серотонина в головном мозге. Напротив, J. Knoll с соавт. (1977) связывает повышение стойкости навыка активного избегания электротока у крыс при повторном введении депринила и клоргилина с…
Влияние н-холинореактивных систем головного мозга на обучение и хранение информации при их активации нхолиномиметическими веществами, в частности никотином, показало, что в целом их эффекты совпадают с эффектами антихолинэстеразных соединений. Так, в умеренных дозах никотин облегчал обучение у разных видов животных [Fulginiti S. et al., 1973] и увеличивал максимальное время появления отсроченных реакций у собак [Бородкин…
Механизм влияния никотина на процессы хранения информации заключается в следующем. Никотино-чувствительные рецепторы активируются за счет высвобождения ацетилхолина [Hrdina P. D., 1974]. Кроме того, никотин усиливает высвобождение катехоламинов [Крылов С. С, 1972], а также увеличивает секрецию некоторых пептидных гормонов, в первую очередь АКТГ и вазопрессина [Bisset G. W. et al., 1975; Balfour D. J. R. et…
