23 июня 2011

Работы по исследованию динамики синтеза РНК в процессах обучения и хранения приобретенного навыка

Схема. Последовательность процессов преобразования сенсорных сигналов в импульсный код и метаболические реакции в нейронахК настоящему времени выполнено много работ по исследованию динамики синтеза РНК в процессах обучения и хранения приобретенного навыка [Дергачев В. В., 1977; Тушмалова Н. А., 1977; Shashoua V. Е., 1974; Wallace P., 1975; Hyden H., 1978]. В большинстве из них показано, что, независимо от механизма синтеза РНК (избирательного или неизбирательного), увеличение ее количества сопровождается ускорением обучения животных и более быстрой консолидацией следа вырабатываемого навыка, в том числе и у человека [Matthies H., 1978]. Содержание РНК в процессе обучения достигает максимума через 25 мин [Izquierdo I. A., 1975]. В это же время отмечается максимальное число правильных ответов. Интересно, что у крыс с врожденной низкой способностью к обучению количество РНК в гиппокампе при афферентной стимуляции не увеличивается.

При этом способность гиппокампальных нейронов к посттетанической потенциации и гетеросинаптическому облегчению у крыс обычно снижена, хотя данные процессы лежат в основе предполагаемой реверберации. Препараты, повышающие синтез РНК (фенамин, никотин, пемолин магния, малононитрил и др.), также ускоряют обучение и процессы консолидации следа. Однако полностью роль усиления синтеза РНК в этих процессах пока не выявлена, так как сходные явления отмечаются под влиянием обычной сенсорной стимуляции или псевдообусловливании, причем активация синтеза РНК в нейронах сопровождается торможением ее синтеза в глиальных клетках и наоборот. Синтез РНК неодинаков и в различные фазы сна. Например, в нейронах и клетках астроглии он значительно выше в фазу медленноволнового, чем в фазу парадоксального, сна или чем во время бодрствования [Guiditta A. et al., 1977].

Некоторые авторы выводят прямую зависимость между скоростью синтеза РНК и количеством потенциалов действия, генерируемых нейроном. Впервые ее обнаружил R. W. Berry [Berry, 1969] в моносинаптическом препарате апплизии. S. Nakajama также считает, что способность нейронов (в частности, гиппокампа) изменять частоту разрядов в ходе обучения обусловлена увеличением в них синтеза РНК Однако в идентифицированных гигантских нейронах большого прудовика при ауторадиографическом исследовании не обнаружено линейной зависимости между уровнем синтеза РНК и количеством потенциалов действия [Дьяконов Т. Л., 1977]. Характерно, что во время появления потенциала действия синтез РНК замедлялся (снижалось включение 3Нуридина в ядерную РНК). Показано также, что активация синтеза РНК при возбуждении нейрональной мембраны зависит от присутствия в ней ионов Са++ [Разумовская Н. И. и др., 1979] и может быть обусловлена всеми стимулирующими эндогенными веществами — нейромедиаторами, циклическими нуклеотидами и пептидными гормонами [Антонян А. А. и др., 1979].

В качестве основных механизмов активации синтеза РНК можно рассматривать следующие явления: непосредственное изменение конформационных свойств внутриклеточных мембран при возбуждении [Конев С. В. и др., 1975], синаптическую активацию ДНКматрицы (избирательную или неизбирательную), изменение внутриклеточной концентрации субстратов синтеза аминокислот и нуклеотидов или ионоврегуляторов — кальция, калия, аммония и натрия [Вепринцев Б. Н., 1973].

Представленный выше анализ исследований относителен. Во всяком случае эти данные не опровергают гипотезу о непосредственном участии информационных макромолекул в формировании матрицы долговременной памяти. Однако до сих пор не ясно, на каком этапе формирования энграммы усиливается синтез ДНК и РНК По мнению Т. С. Rainbow (1979), усиление синтеза макромолекул в процессе обучения при использовании радиоактивных предшественников не исключает возможности изменения удельной специфической активности самого предшественника, т. е. не всегда свидетельствует об истинном увеличении включения метки.

Возможно, что изменения в синтезе макромолекул отражают лишь повышение общего метаболизма нейронов в ходе обучения или последующие молекулярные изменения, прямо участвующие в модификации синаптической связи между нейронами. Ингибиторы синтеза РНК нарушают память, но их эффекты не коррелируют со степенью торможения синтеза РНК в мозге животных, а также непосредственно нарушают и синаптические процессы [Федосихина Л. А., 1979; Kotsias В. A. et al., 1977]. Последовательность процессов преобразования синаптических сигналов в импульсный код и метаболические реакции в нейронах отражены на схеме, предложенной V. Shashotia (1974).


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

Читайте далее:



Белки головного мозга в соответствии с их функциями подразделяют на структурные, регуляторные (ферменты, гормоны) и рецепторные, локализующиеся преимущественно в области синаптических мембран. Такое деление в известной степени условно, поскольку один и тот же белок может участвовать в различных процессах. Основные данные о структуре и функциях нейроспецифических белков головного мозга были получены в течение последних 15—18…

Полагают [Moore B. W., 1973], что S-100 синтезируется преимущественно в астроцитах, олигодендроцитах. Однако некоторые исследователи обнаруживают его и в нейронах, где он присутствует главным образом в мембраносвязанной форме. В настоящее время довольно подробно изучена динамика накопления S100 в онтогенезе в мозге разных животных. Так, у новорожденных морских свинок его уровень чрезвычайно высок, а его распределение…

Изменения синтеза белка S-100, которые происходят при сенсорной стимуляции и запоминании вырабатываемых навыков, описаны Н. Hyden [Hyden H., 1977, 1979]. Так, при обучении крыс получать пищу непредпочитаемой лапой он наблюдал избирательное накопление белка в гиппокампе через 4 дня после обучения, причем этот процесс сопровождался нарастанием уровня ионов Са++. Параллельно отмечалось повышение включения 14С-лейцина в высокомолекулярные…

В отличие от S-100 и других кислых белков, белок 14-3-2, выделенный впервые из мозга быка [Grasso A. et al, 1969], локализуется исключительно в нейронах. Его относительная молекулярная масса составляет 46 000—50 000. Интересно, что он обнаружен в мозге всех млекопитающих. Предполагается, что этот белок является основным компонентом растворимых белков в синаптосомах (Grasso A. et al.,…

Чрезвычайно важным, по мнению G. Ungar, является соблюдение временного интервала между инъекцией мозгового экстракта доноров и проверкой навыка у реципиента, между временем последнего сеанса обучения и получением мозгового экстракта, которое должно составлять, по мнению автора, соответственно не менее 10 и 6 дней. Характерно, что химический перенос вырабатываемого навыка наблюдался и в том случае, когда животных-реципиентов…