29 июня 2011

Исследование нейромедиаторных механизмов

Исследование нейромедиаторных механизмов, обеспечивающих динамическую перестройку функциональной организации головного мозга и мнестические процессы, осуществляется в трех основных направлениях: изучение динамики метаболизма нейромедиаторов головного мозга при обучении и длительном хранении информации; изучение их влияния на синаптическую передачу, а также выявление зависимости между синаптическими и внутриклеточными эффектами нейромедиаторов.

Первое и третье направления представляются более перспективными, поскольку наиболее точно отражают специфику нейрохимических адаптивных изменений в мозге, в различных его структурах и в отдельных нейронах в процессах фиксации и хранения информации.

Ранее неоднократно предпринимались попытки объяснить общий механизм пластичности некоторых типов поведения (например, привыкания, инструментальных и классических форм обучения) изменением в скорости высвобождения нейромедиатора из пресинаптических нервных окончаний [Thompson R. F. et al., 1977; Kandel E., 1980].

Кратковременная память могла быть связана в этом случае с уменьшением (привыкание) или увеличением (инструментальные и классические формы ассоциативного обучения) высвобождения медиатора из лабильного депо хранения, а долговременная память с уменьшением или увеличением необменивающегося пула медиатора.

Эта гипотеза довольно умозрительна, так как она рассматривает синапс в качестве закрытой энергетической системы, не способной к адаптивным изменениям. Недавно A. J. Mandell (1978) довольно подробно проанализировал целую группу адаптивных процессов с участием нейромедиаторов, лежащих в основе изменения возбудимости нейронов.

В их числе:

  1. регуляция синтеза нейромедиатора путем длительных изменений конформационных свойств или количества фермента, его синтезирующего;

  2. увеличение скорости аксоплазматического тока фермента к разветвлениям аксона и поглощения нейронами предшественников нейромедиатора и кофакторов его синтеза;

  3. изменение синтеза нейромедиатора в зависимости от степени активации или дезактивации соответствующих постсинаптических рецепторов с положительной или отрицательной обратной связью. Концепция A. J. Mandell безусловно более рациональна, учитывая, что нейромедиатор, наряду с циклическиминуклеотидами, участвует в регуляции экспрессии метаболического кода и траиссинаптической активации синтеза ферментов, участвующих в метаболизме биогенных аминов. В качестве примера можно привести установленный факт длительной активации синтеза тирозингидроксилазы в хромаффинной ткани при повторной стимуляции нервных волокон [Costa E. et al., 1978].

Исследование нейромедиаторного обеспечения информационных процессов с помощью веществ, изменяющих синаптическую передачу, представляется менее успешным по той причине, что преимущественное влияние того или иного соединения, например, на холинергические системы головного мозга не исключает его влияния на другие нейромедиаторные системы. Эффект фармакологического вещества не является локальным в строгом смысле слова, он включает пре и постсинаптические изменения, влияние на механизмы обратного транспорта медиаторов, на активность ферментов, участвующих в биосинтезе и инактивации медиаторов, и сопровождается изменением активности внутриклеточных ферментов и метаболизма циклических нуклеотидов, нуклеиновых кислот и белков.

При изучении влияния фармакологических веществ на память необходимо учитывать их действие не только на ассоциативные процессы (способность животных к обучению, внимание, уровень мышления), но и на неассоциативные факторы (уровень мотивации, эмоциональное состояние, двигательную активность, чувствительность к внешним воздействиям), которые играют существенную роль в процессах формирования и длительности хранения энграмм долговременной памяти. Кроме того, навык, выработанный на фоне действия фармакологического вещества, исчезает при его отмене.

Данный феномен, названный state dependent learning, наблюдается при использовании ряда психостимуляторов, барбитуратов, нейролептиков, транквилизаторов и холинергических соединений [Overton D. A. et al., 1974]. Таким образом, очевидно, что интерпретация экспериментальных данных связана с определенными трудностями, если учесть, что конечный эффект фармакологического агента в значительной степени зависит от методических условий эксперимента, физических характеристик применяемых раздражителей, характера подкрепляющих стимулов и схемы их предъявления.

Тем не менее всетаки можно говорить о влиянии того или иного фармакологического соединения на специфическую форму поведения, а также в зависимости от времени его введения — на процессы формирования, консолидации или воспроизведения закрепленного навыка [Zornetzer S. F, 1978].


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



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,…

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,…