21 июля 2011

Препараты, имитирующие действие медиаторов

Препараты, имитирующие действие медиаторов, прямо или через посредство соответствующего нейромедиатора вступающие в связь с макромолекулами белка рецептора и вызывающие конформационные перемещения последних, ускоряют процесс фиксации и консолидации следа вырабатываемого навыка.

При условии длительного повторяющегося возбуждения (процесс обучения) как в отдельном нейроне, так и в нейронном ансамбле в целом наблюдается ряд последовательных метаболических превращений в органных структурах. Это, в свою очередь, приводит к повышению уровня циклических мононуклеотидов, усилению синтеза нейроспецифических белков и специфических коннекторов (олигопептидов), что обеспечивает долговременные конформационные перестройки пре и постсинаптических мембран нейрона, находящегося в системе реверберации нервного импульса. Последнее, на наш взгляд, соответствует стадии консолидации.

При формировании долговременной памяти конформационные изменения не только захватывают макромолекулы белка рецептора, но и за счет взаимоусиливающего эффекта распространяются на мембранные комплексы нейрона, создавая единую систему взаимосвязанных макромолекул белка.

В процессе консолидации эти устойчивые изменения поддерживаются и контролируются выделяемой нами так называемой системой конформационного контроля, которая не только фиксирует в этот момент конформационные сдвиги, но, вероятно, одновременно способствует замене одного вида связей между молекулами белка за пределами рецептора на другие, пока неизвестные нам.

В систему конформационного контроля, помимо перечисленных выше циклических мононуклеотидов, специфических коннекторов, нейроспецифических белков и полипептидных гормонов входит и электрическое поле синапса. Известно, что последнее определяется соответствующей микроструктурой постсинаптических потенциалов, возможно, по типу полупроводниковых взаимодействий [Ladik J., 1975].

Фиксируя конформационные изменения на мембранных комплексах нейронов конкретной реверберационной системы, возникшей в результате поступления определенной информации, система контроля формирует специфический нейронный ансамбль с закодированной в нем конкретной информацией. После окончания обучения макромолекулы белка рецептора дестабилизируются, тогда как макромолекулы белка мембранных комплексов нейронов сохраняют вновь приобретенные устойчивые конформационные положения.

Таким образом, можно предположить, что энграммой долгосрочной памяти являются долговременные или необратимые информационные перестройки макромолекул белка в мембранных комплексах каждого нейрона в нейронной сети. После дестабилизации пространственного положения рецепторных белков такая энграмма как единое целое (нейронная популяция системы реверберации) распадается на отдельные элементы (нейроны), ибо рецепторы каждого из них начинают принимать участие в проведении нервных импульсов, несущих уже другую информацию. Никакой четкой функциональной организации головного мозга при этом не существует.

В момент воспроизведения функциональная организация головного мозга должна быть точно такой же, как в момент формирования энграммы кратковременной памяти.

 Механизмы системы воспроизведения Механизмы системы воспроизведения

I — энграмма до,
II — в момент,
III — после воспроизведения.

Обозначения структур, отражающих функциональную организацию головного
мозга в момент формирования энграммы кратковременной памяти, тс же, что
на схеме.

Смотреть схему — Распределение потока информации, процесс формирования энграмм, их хранение и система реализации

Только в таком случае включается система модуляции синаптической передачи, основой которой являются олигопептиды (специфические коннекторы).

Последние воссоздают нейрональный ансамбль в виде системы реверберации, в котором ранее была закодирована та или иная информация. Посредством системы модуляции сенсорного кода в импульсный информация из восстановленного нейронального ансамбля переходит в систему реализации, после чего происходит повторный распад такого ансамбля на отдельные нейрональные элементы.

Таким образом, формирование энграммы связано прежде всего с изменениями, происходящими на уровне синапса. Вероятно, синапс является элементарной единицей, в которой формируется энграмма краткосрочной и долговременной памяти с последующими конформационными перестройками белков макромолекул в области сомы нейрона.

Следовательно, краткосрочная и долговременная память — различные этапы единого процесса, в основе которого лежат пластические перестройки разнообразных элементов синаптического аппарата. Основная особенность предлагаемой нами гипотезы заключается в признании специфической роли нейромедиаторов в появлении определенного конформационного состояния макромолекул белкарецептора (краткосрочная память), которое контролируется в дальнейшем системой синтеза нейропептидов и специфических белков, определяющих узнавание этой конформации в клеточных мембранах или синапсах других нейронов (долговременная память).

Помимо возможного участия в системе контроля конформационных изменений, определенное значение нейропептиды имеют и в механизме чрезвычайно специфичного узнавания нейронов, благодаря которому поддерживается структурная целостность формирующегося в процессе обучения нейронного ансамбля и обеспечивается длительное хранение в нем следа. Кроме этого, они принимают участие в передаче информации из первичнолокализованной специфической нейронной сети в другие нейронные ансамбли, поскольку пептиды могут мигрировать на значительные расстояния от места первоначального синтеза.

Вызывая длительные изменения возбудимости нейронов и модифицируя эффекты классических нейромедиаторов, пептиды осуществляют широкое распределение энграммы во всех зонах головного мозга. Таким образом, они определяют ее делокализованный характер и выраженную устойчивость к внешним воздействиям. По-видимому, сходную функцию несет и постоянный потенциал, осуществляющий связь между нейронами и глиальными элементами, в то время как электрическое поле синапса контролирует кратковременные обратимые конформационные перестройки мембранных комплексов нейрона.


«Нейрохимические и функциональные основы долговременной памяти»,
Ю.С. Бродкин, Ю.В. Зайцев



Ранее мы указывали, что в возникновении постсинаптического потенциала нейрона и транссинаптической индукции синтеза ферментов значительная роль принадлежит цАМФ и усилению фосфорилирования мембранных, синаптических и ядерных белков в ходе обучения. Эти изменения сохраняются в течение длительного времени после прекращения стимуляции. Так, кратковременное помещение крыс или мышей в новую среду сопровождается усилением фосфорилирования белков в синаптических мембранах…

Процесс возбуждения

Элементарной функцией нейронов является процесс возбуждения, который выражается в снижении мембранного и возникновении спайкового потенциала действия в области аксонного холмика. Спайковый разряд является ответом, регистрируемым на выходе нейрона, на приходящий к нему сигнал, являющийся суммой генераторных постсинаптических потенциалов (де- и гипер-поляризующих). Отсюда следует, что нейрон активируется специфическим паттерном синаптических влияний, роль которых состоит в интенсификации…

Выяснение возможных механизмов формирования и хранения энграмм

Наши исследования, направленные на выяснение возможных механизмов формирования и хранения энграмм, позволяют высказать ряд аргументов в пользу синаптомембранных механизмов как единой основы кратковременной и долговременной памяти [Бородкин Ю. С, 1976; Бородкин Ю. С. и др., 1976; Бородкин Ю. С. и Крауз В. А., 1978; Смирнов В. М. и Бородкин Ю. С, 1979; Бородкин Ю. С….

Гипотеза функциональной верификации предполагает, что специфическая организация синапсов формируется еще до приобретения опыта и стабилизируется под влиянием взаимодействия с факторами внешней среды. Однако генетическая программа определяет взаимодействие лишь между основными категориями нейронов. В ходе развития в пределах данной категории нейронов образуется множество синаптических контактов на одном и том же нейроне, иначе говоря, имеет место ограниченная…

Ранее мы указывали на присутствие специфических для синапсов и глиальных клеток белков-антигенов клеточной поверхности, функция которых связана с формированием специфических аксодендритических и аксосоматических контактов в синаптогенезе. Чрезвычайная специфичность пептидного состава характеризует и рецепторные белки постсинаптических мембран, которые определяют избирательный характер взаимодействия их с нейромедиаторами и пептидными гормонами. Большинство рецепторных белков являются регуляторными, состоят из нескольких…