Морфологические корреляты функциональной пластичности маутнеровских нейронов

Тирас, Надежда Романовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Морфологические корреляты функциональной пластичности маутнеровских нейронов
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Морфологические корреляты функциональной пластичности маутнеровских нейронов"

На правах рукописи

Тирас Надежда Романовна

Морфологические корреляты функциональной пластичности маутнеровских нейронов

03.00 13 - Физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

0031ТТ226

Пущино 2007

003177226

Работа выполнена в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор

Мошков Дмитрий Алексеевич

Ведущая организация Институт биофизики клетки РАН,

г. Пущино

Защита состоится 19 декабря 2007 г. в 15 час. 30 мин. на заседании Диссертационного Совета Д002 093.01 при Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН по адресу: 142290, г. Пущино, Московская область, ул. Институтская 3, ИТЭБ РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТЭБ РАН Автореферат разослан 2007 г

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Архипов Владимир Иванович

член - корреспондент РАМН, доктор биологических наук, профессор Отеллин Владимир Александрович

заслуженный деятель науки РФ, доктор биологических наук, профессор Косицын Николай Степанович

Ученый секретарь Диссертационного Совета

кандидат физико-математических наук Н.Ф. Панина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

По существующим представлениям адаптация и память, важнейшие функции мозга, обеспечиваются модификациями межнейронных связей Эти модификации сопровождаются структурными изменениями в синапсах, что является предметом изучения функциональной нейроморфологии (Бабминдра и др , 1990) Чрезвычайная гетерогенность и численность клеточного состава мозга затрудняет получение данных о роли отдельных клеток в функционировании ансамблей нейронов и побуждает искать объекты, организованные морфологически просто, с такими же механизмами адаптации как в нервной системе высших животных, с функцией, проявляемой в поведении и доступной четкому определению на клеточном уровне Таким уникальным объектом являются маутнеровские нейроны (МЫ) низших позвоночных, наиболее изученные парные нервные клетки головного мозга (Stefaneiii, 1951, Сахаров, 1961, Diamond, Huxley, 1971, Мошков, 1985, Zottoli, Faber, 2000, Szabo et al, 2007) Преимущества МН связаны с их свойствами большим размером, разделением зрительного и статоакустического входов на вентральном и латеральном дендритах, наличием электрического и химического типов межклеточной коммуникации Эти нейроны предоставляют исключительную возможность исследовать морфологические изменения при различных сенсорных и фармакологических воздействиях, структурные признаки модификации функции под влиянием повторной сенсорной или электрической стимуляции, рассматриваемых как следы памяти Считается, что памятный след может проявляться как «количественное изменение» (рост числа отростков, синапсов) или как «качественное изменение» в уже существующих нейронах и синапсах (Виноградова, 2000, Thompson, 2000)

Ультраструктурные механизмы адаптации и памяти принято объяснять через центральное понятие - свойство пластичности или долговременной изменчивости нейронов (Конорски, 1970), необходимое для выживания организма Существенно, что пластичность МН проявляется в адаптации, естественной формы памяти, и в условиях длительной потенциации, модельной ее формы (Мошков и др, 2003) Оба феномена реализуются на синаптическом уровне Согласно предложенной гипотезе (Мошков, 1985), адаптация МН к длительной стимуляции достигается через сокращение площади проводящей части - активной зоны - в химических синапсах, величина которой регулируется десмосомоподобными контактами при изменении состояния примебранного цитоскелетного белка актина Проблема цитоскелетной регуляции эффективности синаптической передачи изучена недостаточно и нуждается в дополнительной разработке, а сама гипотеза - в проверке Актуальность таких исследований несомненна Они приближают объяснение высших функций мозга активностью нервных клеток, делают реальной морфологическую диагностику функционального состояния нейронов и синапсов, помогают в поиске путей коррекции возникших изменений и патологий

Еще одна проблема функциональной нейроморфологии, где использование МН перспективно - исследование морфологических признаков латерализации мозга, проявляемой в поведении животного Зеркальная симметрия в расположении двух клеток и функциональные свойства дают возможность изучать их роль не только в инициации реакции избегания (Zottoli, 1977, Nissanov et al, 1990, Eaton et al, 2001, Korn, Faber, 2005), но и в

осуществлении спонтанных поворотов тела рыбки (ориентировочной реакции) и в латерализации свободного поведения Ранее о существовании моторной асимметрии у рыбок вообще не предполагали

Цель и основные задачи исследования

Целью работы было определение вызванных сенсорной стимуляцией и фармакологическим воздействием морфологических изменений, которые можно рассматривать как структурные элементы механизмов регулирования интегративной деятельности маутнеровских нейронов, проявляемой в поведении золотой рыбки Особое внимание уделяли участию цитоскелетного актина в регуляции эффективности химической синаптической передачи и в интеграции различных синаптических влияний Центральным вопросом было выяснение роли маутнеровских нейронов в осуществлении специфической формы спонтанного поведения рыбки Основные задачи

1 Исследовать структурные характеристики функциональных состояний маутнеровских нейронов (МН) при деафферентации и естественной стимуляции вестибулярного аппарата, а также аппликации на МН колхицина и блокаторов химических синапсов, в том числе фаллоидина

2 Изучить структуру специализированных контактов в синапсах адаптированных МН под действием цитохалазина D и этанола, деполимеризующих актин

3 Разработать методологию исследования различных функциональных состояний одних и тех же МН по поведению золотой рыбки, по амплитуде электрического ответа in vitro, по их ультраструктуре

4 Определить адекватность прямого и непрямого методов оценки функциональной активности МН in vivo и in vitro

5 Разработать и реализовать подход к выявлению в ядах членистоногих биологически активных веществ, обладающих цитоскелетным действием

6 Провести морфофункциональные исследования МН под действием идентифицированного полимеризующего актин пептида из яда скорпиона

7 Исследовать моторную асимметрию золотой рыбки и морфологическую асимметрию МН Определить изменчивость асимметрии под влиянием различных экспериментальных воздействий

Научная новизна исследования

1 Впервые разработан и применен комплексный подход к исследованию функционального состояния МН на организменном, клеточном и субклеточном уровне Данный подход включает количественное описание поведения одних и тех же рыбок в норме, после естественной стимуляции вестибулярного аппарата или аппликации биологически активных веществ, затем выделение срезов мозга, содержащих МН, и определение их электрической активности микроэлектродной техникой, и в заключение -изучение ультраструктуры любой части МН

2 Впервые определено, что в основе адаптации МН, вызванной повторной естественной стимуляцией (тренировкой), лежит длительная депрессия химических синапсов, модельная форма синаптической пластичности Ее структурным механизмом является уменьшение площади активных зон и реципрокное увеличение десмосомоподобных контактов, построенных из актина Установлено, что стабильностью полимерной формы актина

определяется функциональная и структурная устойчивость адаптированного состояния МН

3 Охарактеризованы интактное, адаптированное и утомленное функциональные состояния M H с использованием косвенной (по поведению рыбок) и прямой (по электрической активности) регистрации Соответствие полученных результатов позволяет, не прибегая к вживлению микроэлектродов, описывать гистологические и ультраструктурные изменения как корреляты определенных электрофизиологических характеристик МН

4 Установлено, что золотые рыбки и их МН служат адекватным объектом для идентификации в составе яда паукообразных физиологически активных веществ, специфически взаимодействующих с актином

5 Впервые у мальков золотой рыбки выявлены асимметрия моторного поведения и структурная асимметрия МН Корреляция между ними указывает на МН как возможный центр поворотов рыбки

Научно-практическое значение

Комплексными исследованиями показано, что, используя МН костистых рыб можно проводить изучение веществ с точки зрения их нейротропной, нейротоксической и цитотоксической активности, а также выявлять их активность по отношению к актиновому цитоскелету Разработана методика скрининга биологически активных веществ, в основе которой проведение исследований на МН in vivo и на выделенном актине in vitro Применение методики позволило идентифицировать в яде скорпиона однородный нетоксичный пептид, полимеризующий актин, и пептиды, деполимеризующие актин, пригодные для изучения роли актинового цитоскелета в различных физиологических проявлениях клеток и тканей

Разработанный нами подход к морфофункциональному исследованию МН с помощью аппликаций физиологически активных веществ может быть полезным в поиске новых препаратов как потенциальных лекарственных средств для неврологических целей

В целом, полученные результаты можно использовать в исследовании других нейронов, нервных центров и целостного мозга Они представляются полезными для диагностики функциональных и патологических состояний, выявления нарушений когнитивных процессов мозга и для выработки путей их профилактики или коррекции

Апробация работы

Материалы исследования были представлены на Международном симпозиуме «Signa! molecules and mechanism of animal behavior» (Пущино, 1989), на III Симпозиуме «The cytoskeleton» (Weimar, Германия, 1990), на «Soviet-Indian Symposium on Neurotransplantation and Developmental Neurobiology» (Пущино, 1991), на Международном рабочем совещании "Intracellular communication" (Пущино, 1994), на Конференции «Цитоскелет и клеточная регуляция» (Пущино, 2000), на Конференции «Научные исследования в Наукоградах Московской области» (Пущино, 2001), на II и III Съездах биофизиков России (Москва, 1999, Воронеж, 2004), на Международном междисциплинарном семинаре «Прогресс в биотехнологии и нейробиологии -интегративная медицина» (Хургада, Египет, 2004), на Съездах Физиологического общества им И П Павлова (Казань, 2001, Москва, 2004,

2007, Екатеринбург, 2005), на семинарах, проведенных на научно-исследовательской станции «Петница» (г Вальево, Сербия и Черногория, 2005), на Международных симпозиумах «Biological motility New Trends in Research» (Пущино, 1994, 2001, 2004), на научной конференции «Нейрохимия фундаментальные и прикладные аспекты» (Москва, 2005), на Съезде Физиологов Стран СНГ (Дагомыс, Сочи, 2005), на Международных конференциях «Проблемы нейрокибернетики» (Ростов-на-Дону, 2002, 2005), на Конференции по нейронаукам «Нейронауки теоретичн! та кл!ничн1 аспекти» (Донецк, Украина, 2005), на Международных конференциях по функциональной нейроморфологии («Колосовские чтения» - 1992, 1997, 2002, 2006, Санкт-Петербург)

Материалы опубликованы в печати в виде тезисов

Структура диссертации Диссертация изложена на 195 страницах, включает 42 рисунка, 9 таблиц Список литературы содержит 370 ссылок

ОБЪЕКТЫ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования Работа проведена на мальках золотой рыбки (Carassius auratus L) пород шубункин и вакин (вес около 2г, длина 2 5-Зсм, возраст 3-4мес) и их маутнеровских нейронах (МН) В некоторых экспериментах использовали 10-ти дневных мальков рыбки-зебры (Brachydanio reno) и головастиков шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) на стадиях 21, 47, 50 и 52 по Ньюкупу и Фаберу (Хоперская, 1974), уделяя главное внимание МН

Воздействия на вестибулярный аппарат Использовали физиологическую модель утомления и адаптации к нему Утомление МН (частичное или полное до их дисфункции) вызывали естественной длительной стимуляцией рецепторов вестибулярной и зрительной систем, вращая рыбок в течение 2час вокруг ростро-каудальной и дорзо-вентральной осей тела в специальной установке Адаптацию, т е резистентность МН к утомлению, индуцировали в этой же установке с помощью ежедневной дозированной стимуляции в тренировочном режиме Использовали 15сут и ЗОсут режимы адаптации с постепенно возрастающей продолжительностью воздействия Уровень адаптации оценивали через 4сут по завершении тренинга, подвергая рыб длительной стимуляции, рассматриваемой как тест-стимуляция (Тирас и ДР , 1995)

Исследование роли вестибулярного аппарата в созревании структуры и функции МН проводили в трех аспектах Для изучения влияния на МН дисфункции вестибулярного аппарата использовали развитие мальков рыб в условиях микрогравитации Икру рыбки-зебры со стадии 5 сомитов инкубировали в невесомости на борту космической станции Салют 5 Через Юсут полета мальки были зафиксированы и на транспортном корабле Союз-21 доставлены на Землю Контролем служила другая часть икры, развивавшаяся в условиях наземной лаборатории Эта часть работы проведена совместно с Л Р Пальмбахом (Институт общей генетики, РАН) Для изучения влияния на развитие МН гиперфункции вестибулярного аппарата головастиков шпорцевой лягушки выращивали в центрифуге в условиях силы тяжести в 2 9д до стадии метаморфоза Опыты проводились совместно с сотрудницей нашей лаборатории Л Н Савельевой и сотрудницей Института медико-биологических проблем РАН О И Голубевой Для исследования влияния на МН вестибулярной денервации у зародыша шпорцевой лягушки на 21 стадии развития удаляли справа задний мозговой пузырь Контрольных и подопытных головастиков выращивали и изучали на 50-52 стадиях Эту часть работы выполняли на кафедре эмбриологии МГУ совместно с Е Н Калистратовой

Функциональную активность МН в хронических экспериментах определяли косвенно по количеству поворотов, совершаемых золотой рыбкой в кольцевой камере (Мошков и др, 1982) Прямое_ определение активности МН проводили в электрофизиологическйх экспериментах (совместно с ПИ Пахотиным, Институт биофизики клетки РАН) по разработанной нами методике морфофункциональных исследований МН во фрагменте продолговатого мозга in vitro (Moshkov et al, 1996, 1998) В инкубированном срезе регистрировали экстраклеточную активность одного из МН на ортодромные стимулы (прямоугольные импульсы 50-500мкА, 0,2мс) Для утомления МН использовали 2час раздражение VIII нерва пачками из десяти прямоугольных импульсов 500мкА с частотой 20Гц и чередованием пачек 0,5Гц Восстановление ответов проверяли в течение 2час по завершении стимуляции, раздражая МН одиночными ортодромными стимулами

Фармакологические воздействия Исследование влияния этанола на выработку адаптации рыбок проводили по схеме ЗОсут тренинга После каждой тренировки рыб содержали в 2% растворе этанола до потери основных рефлексов (Faber, Klee, 1976)

Аппликации препаратов на МН проводили под оптическим контролем на тающем льду после анестезии рыбок в воде с температурой 6°-7°С по разработанному нами методу (Тирас, Мошков, 1978) Эффективные дозы препаратов и время проявления их эффекта определяли в предварительных экспериментах Объем вводимой жидкости составлял 5мкл Контрольным группам апплицировали, как правило, среду разведения препаратов -физраствор или дистиллированную воду Использовали следующие дозы веществ на 1г массы тела золотой рыбки колхицин 10-45мкг, апамин 25мкг, бикукуллин 1-12 5мМ, бензилпенициллин натрия 1-25мкМ, цитотоксин II из яда среднеазиатской кобры 2 5мкг, фаллоидин 10-20мкг, цитохалазин D 12 5 мкг с добавлением 0 1 % DMSO, каиновая кислота 2 5мкг

Яды членистоногих, их фракции и состав исследовали совместно с В Н Пашковым и С А Козловым (Институт биоорганической химии РАН) с помощью соответствующих методик (Laemmh, 1970, Коваленко и др ,1981, Kozlov et al, 2000) Аппликации ядов осуществляли в следующих дозах (мкг/г) черного скорпиона (Orthochirus scrobiculosus) - 0 03, тарантула южнорусского (Licosa singonensis) - 6, степного паука (Segestria florentina) - 0 7, домашнего паука (Tegenaria domestica) - 7 5, сколопендры кольчатой (Scolopendra singulata) - 6 Аппликации фракций яда скорпиона проводили в дозах (мкг/г) 5-ая - 0 002, 6-ая, 8-ая, 9-ая по 0 006, пептид 7а - 0 2 и 0 3

Взаимодействие пептидов яда скорпиона и актина in vitro Эту часть работы выполняли совместно с сотрудником нашего института С Н Удальцовым Актин в глобулярной (Г-) форме выделяли из скелетных мышц кролика по стандартному методу (Spudich, Watt, 1971) Полимеризацию актина пептидами яда проводили в условиях инкубирования Г-актина с фракцией 6, затем - с каждой из ее девяти субфракций (в присутствии 20мМ KCl) После обнаружения активности в одной из субфракций и ее разделения на 14 компонентов, каждый инкубировали с актином в эквимолярных соотношениях (1jj.M) в присутствии ЮмМ KCl В качестве контроля в тех же условиях Г-актин полимеризовали фаллоидином или ЮОмМ KCl Исследование взаимодействия актина и фракции 9 яда и ее 4-х компонентов проводили в двух сериях экспериментов В одной серии изучали их свойство деполимеризовать филаментозный (Ф-) актин В контроле инкубировали Ф-актин с цитохалазином D или с пептидами из неактивной фракции 8 (как плацебо) В другой серии изучали способность компонентов этой фракции предотвращать

полимеризацию Г-актина, вызванную добавлением в среду ЮОмМ KCl Инкубационные пробы изучали в электронном микроскопе методом негативного контрастирования (Galkm et al, 2001)

Асимметрию моторного поведения определяли, анализируя движение рыбок в прямолинейном узком канале (Михайлова и др, 2005, 2006) Коэффициент моторной асимметрии вычисляли как отношение числа поворотов вправо или влево к суммарному числу поворотов Для направленного изменения моторной асимметрии применяли следующие воздействия 1) Длительное вращение рыбок по часовой стрелке или против нее вокруг ростро-каудальной оси тела При этом предварительно было установлено, что преимущественно стимулируется нейрон, расположенный контралатерально относительно предпочитаемой стороны поворота Применяли также дозированный ежедневный тренинг, вызывающий адаптацию МН к такой стимуляции 2) Билатеральное вращение в двух плоскостях и индукцию адаптации к нему 3) Ипсилатеральную и контралатеральную (относительно стороны поворота) деафферентацию вестибулярного и зрительного входов - разрушение рецепторной выстилки вестибулярного аппарата и энуклеацию глаза

Трехмерная реконструкция МН выполнена по серийным гистологическим фронтальным срезам продолговатого мозга толщиной Змкм с блоков ткани, фиксированной и обработанной для электронной микроскопии Срезы фотографировали при увеличении 120х цифровым аппаратом, установленным на световой микроскоп Nu-2E (Carl Zeiss) На изображениях обводили контуры частей МН Выравнивание срезов, трехмерные изображения и количественные данные объемов частей МН получали с помощью соответствующих компьютерных программ Автор благодарен за их предоставление В И Попову (Институт биофизики клетки РАН) Морфологическую асимметрию МН выражали в виде коэффициента структурной асимметрии, который вычисляли как отношение объема контралатерального нейрона (суммы объема сомы, объемов латерального и вентрального дендритов до мест бифуркации и объема начального сегмента аксона) к сумме объемов обоих нейронов Для определения взаимосвязи моторной асимметрии золотой рыбки и структурной асимметрии ее МН вычисляли коэффициент корреляции между коэффициентами моторной и структурной асимметрии

Электронная микроскопия Продолговатый мозг фиксировали в формальдегид-глутаральдегидном фиксаторе на какодилатном буфере с диметилсульфоксидом (Picard, 1976), затем в 2% растворе четырехокиси осмия в том же буфере, обезвоживали в спиртах и ацетоне, заливали в эпон и резали фронтально на серийные срезы толщиной Юмкм (рис 1,а) Обнаружение МН проводили без дополнительной окраски срезов Каждый интересующий нас срез переклеивали на другой блок и резали ультратонко на ультрамикротоме LKB-3 (рис 1,6) центральные срезы МН, содержащие ядро и ядрышко, - для изучения ультраструктуры афферентных химических синапсов (рис 2,а), а срезы дистальной части латерального дендрита - для изучения смешанных синапсов (рис 2,6) Ультратонкие срезы контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца (Гайер, 1974) и фотографировали при увеличении 14000-18000х в электронных микроскопах JEM-100B и TESLA BS-500

Морфометрический анализ Измерения специализированных контактов синапсов, проведенные на экране фотоувеличителя Микрофот (Carl Zeiss) или на мониторе компьютера, обрабатывали с помощью специальной программы морфометрического анализа изображений, позволяющей оценивать линейные размеры и площади исследуемых объектов (разработка сотрудника нашего

института A.A. Деева). Достоверность отличий определяли по t-критерию Стьюдента. При исследовании асимметрии использовали тест ANOVA и корреляционный анализ.

Рис. 1. Фронтальные срезы МН золотой рыбки; а - гистологический срез, ув. бООх; б - ультратонкий срез, ув. 2000х. С - сома; А - аксон; АЧ - аксонная чаша.

Рис. 2. Специализированные контакты в афферентных синапсах МН: а - в синапсе химического типа ■ активная зона (АЗ) и десмосомоподобный контакт (ДПК); б - в синапсе смешанного типа - десмосомоподобный и щелевой контакт (ЩК). Для морфометрического анализа измеряли протяженности всех контактов. У десмосомоподобных контактов (даны при большем увеличении) определяли площадь электронноплотного вещества. Масштабный отрезок 1мкм.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Морфологические характеристики МН при изменении их функции

специфическим воздействием на синапсы и цитоскелет

Изменение сенсорного притока от вестибулярного аппарата

Длительная вестибулярная стимуляция вызывает состояние утомления МН (рис. 3). Оно характеризуется неподвижностью рыбок и уменьшением в 4-10 раз (в разных опытах) количества совершаемых ими поворотов. Ультраструктурные последствия утомления МН носят деструктивный характер, они достаточно полно изучены традиционными методами электронной микроскопии (Мошков, 1985) и здесь рассматриваться не будут. Учитывая наш особый интерес к афферентным синапсам и цитоскелету МН, отметим следующее. При утомлении синаптические окончания сильно опустошаются (рис. 4), изменения в активных зонах и десмосомоподобных контактах, производных цитоскелета, отсутствуют, а характерные для интактного

состояния актиновые волокна в цитоплазме, выявляемые декорацией филаментного актина субфрагментом 1 миозина, исчезают (Павлик и др., 1997а). В ядре волокна сохраняются, но переориентируются в соответствии с его удлинением после стимуляции. Описанные изменения цитоскелета МН соответствуют значительному снижению в них содержания актина (Янюшина и др., 1992) и могут быть связаны с действием избыточного афферентного притока при истощающей активации возбуждающих синапсов.

140

X 120

си

го I 100

> ЯП

ои

I Ч 60

X и 40

х: 20

СО 0

-♦-Контроль

—|з— Адаптация —л— Стимуляция

— х— Колхицин

- - ж • - Фаллоидин —•—Апамин

10 час

Рис. 3. Изменение двигательной активности золотых рыбок после адаптации, длительной стимуляции и специфических фармакологических воздействий на МН.

а 60

1 50 ™ 40

I 20

СО

§ ю

а £

х о

П Г*"!

и дс

К Кх

Рис. 4. Число везикул в синапсах МН: И - интактные, К - контроль, ДС - длительная стимуляция, Кх-аппликация колхицина.

Менее разработаны вопросы повышения устойчивости к утомлению МН и недостаточно исследованы ее структурные механизмы. Об этом ниже. При морфологической целостности вестибулярного аппарата, но в условиях его длительной дисфункции (в невесомости) отмечается задержка выклева личинок из икры, связанная с запаздыванием функционального созревания МН: известно, что выклев требует унилатерального изгиба хвоста, который инициируется активацией МН. Морфология МН рыбок, развившихся на орбите и на Земле, оказалась в основном схожей. Однако в цитоплазме МН подопытных рыбок встречаются преимущественно нейрофиламенты и отсутствуют микротрубочки, типичные для МН неполовозрелых рыб наземной группы.

Эти данные показали участие цитоскелета в изменении функциональной активности МН.

В опытах по денервации в отсутствие отолитов и полукружных каналов развившиеся личинки мало плавают, в основном находятся на дне сосуда, что является проявлением дисфункции МН. В цитоплазме МН появляются протяженные субповерхностные цистерны (рис. 5), ретикулум набухает, цитоскелет выявляется плохо. Развитие головастиков шпорцевой лягушки в условиях повышенной силы тяжести в основном протекает нормально, но опережает развитие контрольных животных в среднем

Рис. 5. Субповерхностные цистерны (СПЦ) в МН головастика шпорцевой лягушки после удаления заднего мозгового пузыря. ЭПР -эндоплазматический ретикулум. Масштаб 1мкм.

на две стадии. Головастики подопытных групп на всех исследованных стадиях развития проявляют устойчивость к длительной стимуляции. Созревание МН характеризуется усложнением структуры ретикулума и его производных, субповерхностных цистерн, и уплотнением сети нейрофиламентов. В синапсах обнаружено уменьшение доли синаптического контакта, занятой активными зонами. При сочетании действия гравитации и вестибулярной стимуляции размер активных зон вновь становится близким к контрольному значению. Эти факты, по-видимому, указывают на включение структурного адаптивного механизма и вовлечение в него активных зон.

Данные свидетельствуют о том, что воздействия на вестибулярный аппарат влияют на поведение животного и на структуру МН. О корреляции между состоянием МН и способностью рыбок совершать спонтанные повороты свидетельствуют опыты по денервации МН и специфической блокаде афферентных синапсов.

Специфические фармакологические влияния на афферентный синаптический аппарат МН

Эффект аппликации на МН колхицина (его действие аналогично денервации), как и эффект длительной стимуляции заключается в подавлении функции химических синапсов (рис. 3). О том же свидетельствует уменьшение популяции везикул в аксонных окончаниях (рис. 4), которое, в отличие от действия стимуляции, не сопровождается изменениями ядра и органоидов цитоплазмы. Угнетение функции МН вызывает также цитотоксин II яда кобры, индуцирующий массированный выброс медиаторов. При этом изменение функции МН сопровождается сильным опустошением синаптических бутонов. Помимо такого эффекта на синапсы наблюдается значительное просветление цитоплазматического матрикса из-за деструкции цитоскелета (МоэИкоу е* а!., 1990).

Блокада процессов торможения веществами - антагонистами ГАМК, бикукуллином, пенициллином, а также апамином, полипептидом, выделенным из яда пчелы, вызывает судорожное безостановочное движение рыбок (рис. 3). В цитоплазме МН наблюдается вакуолярная дистрофия и увеличение числа субповерхностных цистерн в постсинаптических отделах аксосоматических синапсов определенного типа, имеющих только одну специализацию в области прилегания бутона - активную зону (рис. 6). В таких синапсах отсутствуют

десмосомоподобные контакты и цитоскелет. Под другими синапсами, которые содержат активные зоны и десмосомоподобные контакты, субповерхностные цистерны встречаются редко, а цитоскелет в виде микротрубочек, нейро- и микрофиламентов развит хорошо. Появление субповерхностных цистерн только под синапсами без цитоскелета и без десмосомоподобных контактов привело нас к предположению, что подобные синапсы являются тормозными, а синапсы, которые имеют эти структуры и не затрагиваются действием блокаторов торможения - возбуждающими.

Рис. 6. Химический синапс после действия апамина. СПЦ -субповерхностная цистерна АЗ -активная зона. Масштаб 1мкм.

Применение нами техники объемной реконструкции афферентных синапсов по серии ультратонких срезов подтвердило обоснованность такой классификации синапсов МН (Мошков, Тирас, 1987, Тирас, Мошков, 1987) Иммуноцитохимическое исследование тормозных синапсов МН также показывает, что они не содержат десмосомоподобных контактов (Triller, Korn, 1987)

Определение типа синапса по специализированным контактам, структура которых не зависит от способа фиксации, оказалось адекватным также для возбуждающих булавовидных окончаний смешанного типа на латеральном дендрите МН, содержащих десмосомоподобные контакты, и для синапсов ЦНС высших животных Например, аксо-дендритные возбуждающие синапсы в нижнем молекулярном слое мозжечка морской свинки и крысы отличаются от тормозных аксосоматических синапсов на клетках Пуркинье десмосомоподобными контактами рядом с активными зонами в своем прилегании (Тирас и др , 1988) В нашей дальнейшей работе исследовали главным образом возбуждающие синапсы, соответствующие этому критерию

Воздействие препаратами, влияющими на актиновый цитоскелет

Цитоскелет интактных МН состоит из трех элементов, представленных в различных пропорциях в зависимости от отделов нейрона микротрубочки встречаются крайне редко и, как правило, в области аксонного холмика, нейрофиламенты видны повсеместно, но превалируют в дендритах Микрофиламенты локализуются в цитоплазме соматической части клетки и в областях прилегания возбуждающих синапсов к цитоплазматической мембране МН в зоне десмосомоподобного контакта (Павлик и др, 2003) Иммунофлуоресцентным методом показано, что ядро и цитоплазма содержат актин (Tiras et al, 1992) Декорация актина субфрагментом 1 миозина выявила локализацию полимерного актина в виде пучков волокон и кристаллоподобных образований в ядре и в виде отдельно лежащих одиночных нитей в цитоплазме МН (Павлик и др , 1997а)

Эффект цитохалазина D, деполимеризующего актин, заключается в снижении функциональной активности МН (Рис 12) Падение активности сопровождается просветлением матрикса МН, уменьшением осмиофильности десмосомоподобных контактов, потерей ими части волокнистого материала, просветлением их щели без существенного изменения их протяженности

Аппликация фаллоидина, который необратимо полимеризует и стабилизирует актин без нарушения его свойств (Виланд, Фаульштих, 1978), приводит к необратимому угнетению функции МН (рис 3), напоминающему действие длительной стимуляции и колхицина В цитоплазме МН после декорирования актина появляются пучки длинных волокон (Павлик и др, 1997,6), стресс-волокна, имеющие прямолинейную или более сложную форму и состоящие из спирализованного и гомогенного участков В химических возбуждающих синаптических окончаниях (рис 7) уменьшается длина сечения активных зон, места секреции медиатора, и увеличивается длина десмосомоподобных контактов (Moshkov et al, 1980)

Данные косвенно показали, что актин входит в состав десмосомоподобных контактов Затем этот факт был прямо подтвержден с помощью выявления актина меткой фаллоидин - коллоидное золото (Павлик и др, 2003) Увеличение длины десмосомоподобных контактов, по-видимому, отражает возрастание содержания Ф-актина в примембранных областях

Токсичность фаллоидина,

необратимость действия и медленное проникновение в нейроны затрудняют его использование как инструмента для изучения роли актина в нейроне. Тем не менее, удалось определить направление поиска путей защиты нейронов от утомления фармакологическими

способами. Так, при совместном действии фаллоидина и стимуляции структура МН практически не повреждается, что мы связываем со стабилизацией актинового цитоскелета фаллоидином и престройкой

специализированных контактов.

Уменьшение размера активных зон вследствие аппликации фаллоидина на МН (рис. 3) снижает афферентный приток. Только этим, по-видимому, и можно объяснить необратимое угнетение способности рыбок совершать повороты. Фактически этот препарат блокирует проведение сигнала в химических возбуждающих синапсах МН.

Данные этой части работы показывают, что все примененные воздействия на афферентный синаптический аппарат и цитоскелет МН изменяют поведение рыбок и ультраструктуру их МН. При утомлении в значительной степени повреждаются практически все клеточные компоненты. Утомление МН предотвращается фаллоидином. Учитывая, что денервация МН колхицином и длительная стимуляция сопровождаются уменьшением числа поворотов рыбок и уменьшением числа везикул в синапсах, и что функциональная депривация, вызывая угнетение поведения, коррелирует со специфическими изменениями ультраструктуры, можно предположить, что МН вовлекаются в инициацию спонтанно осуществляемых поворотов рыбок.

Количественная оценка этого поведения была использована нами как косвенный тест функционального состояния МН.

Структурная характеристика пластичности МН

Одним из способов повышения структурно-функциональной устойчивости МН к утомлению являются повторные сенсорные воздействия в виде специализированного тренинга, формирующие адаптированное состояние (Мошков, 1985). Ранее было определено, что в основе адаптации лежат реципрокные длительные изменения протяженности специализированных контактов в химических синапсах: уменьшение длины активных зон и увеличение длины десмосомоподобных контактов. Предполагалось, что десмосомоподобные контакты могут быть структурами, которые регулируют размеры активных зон в возбуждающих синапсах. Они всегда располагаются вблизи (по краям) активных зон (Тирас, Мошков, 1987; исШа е! а!., 1996) и, как ранее нами показано (МоэИкоу е! а1., 1980; Тирас и др., 1988), изменяются реципрокно с активными зонами при экспериментальных воздействиях, в частности, под действием фаллоидина. Наличие в десмосомоподобных контактах Ф-актина в виде примембранных осмиофильных уплотнений подсказало подход к исследованию роли этих контактов в функционировании синапсов путем избирательного влияния на актин с оценкой формирования и устойчивости адаптации.

600 л

500 -

г 400 -

зоо ■

юо ■

К Фал

-¿Г

К Фал

г-г-

■

• V.

АЗ

ДПК

Рис. Т. Размер активных зон (АЗ) и десмосомоподобных контактов (ДПК) в контроле (К) и под действием фаллоидина (Фал).

Влияние цитохалазина й на адаптированное состояние

Цитохалазин й снижает функциональную активность не только интактных, но и адаптированных МН (рис. 12,16) и повреждает их ультраструктуру. Изменения заключаются в локальном уменьшении осмиофильности

волокнистого десмосомоподобных стороны цитоплазмы и их щели. При этом десмосомоподобных снижается почти в 1.5 отношение протяженности аксосоматического

материала контактов со в просветлении протяженность контактов раза (рис. 8), а к длине контакта

сокращается почти в 2.5 раза, приближаясь к величине, характерной для МН неадаптированных рыбок. Размер активных зон принимает прежнее контрольное значение. Эти данные хорошо согласуются с предложенной нами гипотезой о цитоскелетном регулировании размера активных зон с помощью десмосомоподобных контактов.

400

300

200

100 ■

А+Цх

ДПК

АЗ

Рис. 8. Размеры активных зон (АЗ) и десмосомоподобных контактов (ДПК) адаптированных МН (А) и после аппликации на них цитохалазина О (А+Цх).

Влияние этанола на формирование адаптированного состояния

Эффект этанола, который согласно биохимическим данным влияет на превращения актина в клетке (Моженок и др., 1992), заключается в угнетении функции МН, а его действие в сочетании с каждой тренировкой понижает способность рыбок к адаптации (рис. 9). Такие рыбки лучше переносят тест-

стимуляцию, чем адаптированные.

нетренированные рыбки, но гораздо хуже, чем

Рис. 9. Двигательная активность рыбок до (столбик слева) и после (столбик справа) тест-стимуляции. Интактный контроль (И), этанол (Эт), адаптация (А), эффект тренировок и этанола (А+Эт).

е 600

с ч:

а 200 -

и Эт А+Эт А

Рис.10. Размеры десмосомоподобных контактов (ДПК) химических синапсов МН интактных и подопытных рыбок. Обозначения те же, что и на рис. 9.

При действии этанола и при сочетании действия этанола и тренировок морфометрический анализ выявил увеличение длины профиля прилегания синапса к соме МН. Размер десмосомоподобных контактов, свойственный адаптации, при сочетании воздействий не достигается, по-видимому, из-за того, что этанол сам по себе уменьшает длину этих контактов (рис. 10). Протяженность профилей активных зон во всех экспериментальных группах мало отличается от контрольных значений. В цитоплазме МН подопытных рыбок пропадают стресс-волокна, формируются инвагинации плазматической мембраны с субповерхностными цистернами в пространство между аксонными окончаниями (рис. 11) и в сами окончания. Факт подавления этанолом увеличения десмосомоподобных контактов, вызванного тренировками и факт дезадаптации рыбок также вписываются в гипотезу о роли цитоскелетного актина в функционировании МН.

Вместе с тем, цитоскелетные процессы, лежащие в основе адаптации, настолько стабильны, что этанол не может их полностью прервать. Заключение о том, что этанол влияет на десмосомоподобные контакты из-за непосредственного взаимодействия с актином, подтверждают также модельные эксперименты: он уменьшает протяженность актиновых нитей и препятствует полимеризации Г-актина под действием высоких концентраций хлорида калия.

Полученные нами данные имеют фундаментальное значение для понимания принципов функционирования синапсов, и позволяют также взглянуть с новой стороны на проблему возникновения алкогольной интоксикации и проблему алкоголизма в целом.

Влияние каиновой кислоты на адаптированное состояние

О большой прочности цитологических механизмов, лежащих в основе адаптации, свидетельствуют результаты действия на МН токсичного структурного аналога возбуждающего медиатора глутамата - каиновой кислоты. Ее аппликация на МН интактных рыбок вызывает чередование периодов гиперактивности и неподвижности. Этому состоянию соответствует значительное уменьшение размеров нейронов, сопровождающееся уплотнением их матрикса, деструкцией цитоскелета, который представлен сетью коротких тонких густо расположенных фибрилл, при этом микротрубочки, нейрофиламенты и микрофиламенты не идентифицируются. В синаптических бутонах деградируют везикулы: становятся мелкими, склеиваются, опушаются. Просвет между пресинаптическим и постсинаптическим участком мембран сужается, несинаптические участки плазматических мембран соседних бутонов претерпевают липоидное перерождение. Таким образом, генерализованное возбуждение, вызванное этим нейротоксином, которое сильно утомляет МН, имеет четкую структурную основу в виде сильной деструкции клетки.

Влияние каиновой кислоты на МН адаптированных рыбок менее драматично. В целом наблюдается существенно меньшее сжатие нейронов. Цитоплазматический матрикс остается светлым, отчетливо видны нейро- и

Рис. 11. Ежесуточное действие этанола и тренировок. ЦВ - цитоплазматический вырост. Масштаб 1мкм.

микрофиламенты, расстояние между ними увеличивается. Отсутствуют липоидные перерождения плазматических мембран синаптических окончаний. Это доказывает, что стабилизация цитоскелетных актиновых элементов под действием тренировочной стимуляции является одним из механизмов защиты МН от последующего нейротоксического действия каиновой кислоты.

Разработка комплексного подхода к исследованию функционального состояния МН по поведению рыбки, электрофизиологической активности и ультраструктуре

Решение вопроса о роли МН в естественном поведении рыб связано с доказательством того, что МН действительно активируются при спонтанном повороте тела. Можно вживлять в район локализации МН микроэлектроды и дистантно наблюдать за активностью, проявляемой в различных экспериментах. Этот вариант возможен в случае работы на крупных рыбах и только при электрической стимуляции МН (Korn, Faber, 2005), и не применим при исследовании мальков золотых рыбок размером 3-5 см, используемых в нашей работе. Мы разработали другой способ. Сначала изучается поведение рыбки до и после прямого воздействия на МН. При этом функциональное состояние нейронов оценивается по числу совершенных ею поворотов, т.е. по «МН-специфичному» поведению. Далее у тех же рыбок исследуются электрофизиологические характеристики МН техникой экстраклеточной регистрации электрической активности. Причем, активность МН изучается in vitro по разработанной нами методике переживающих срезов, адекватной для изучения морфологических (гистологических и ультраструктурных) коррелятов функциональных состояний, индуцированных тем или иным воздействием (Мошков и др., 1996; 1998; Moshkov et al., 1998; Тирас и др., 2002; 2003).

Косвенное и прямое определение функционального состояния МН

Косвенное определение активности МН интактных рыбок по поведению показало, что в результате длительной стимуляции она снижается почти в 6 раз (рис. 12,а). Поведение адаптированных рыбок после такой же стимуляции практически не меняется.

а б ,„,, |_

Рис. 12. Косвенное и прямое определение функционального состояния МН; а - по двигательной активности рыбок, б - по электрическим ответам инкубируемых нейронов этих же рыбок. Столбик слева - двигательная активность до тест-стимуляции, столбик справа - после нее. 1, 2, 3 - ответы МН до электрической стимуляции, сразу после ее прекращения, через 1час, соответственно. И - интактные рыбки (нейроны), А - адаптированные; Ф6, Цх - после аппликации на МН фракции 6 яда скорпиона и цитохалазина, соответственно.

Определение активности МН микроэлектродной техникой (рис. 12,6) показывает, что амплитуда вызванного экстраклеточного ответа интактных или адаптированных нейронов в условиях инкубирования составляет около 4 мВ, как и их активность ¡n vivo (Furshpan, Furukava, 1962). После электрической ортодромной стимуляции интактных МН амплитуда ответов тоже снижается в 67 раз и лишь частично восстанавливается в течение последующего часа. Таким образом, электрическая стимуляция и естественная стимуляция вызывают одинаковое утомление МН. Оценка состояния МН по поведению рыбки на фоне аппликации цитохалазина до и после естественной стимуляции (рис. 12,а) и на основании прямой регистрации ответов после аппликации цитохалазина и электрической стимуляции (рис. 12,6) свидетельствует о том, что активность нейронов снижается примерно на 40% и полностью не восстанавливается в течение 1час. Ответы МН адаптированных рыбок после такой же стимуляции практически не меняются, как и после воздействия на МН фаллоидина, которое изучалось в нашей лаборатории (Дзебан и др., 2003; Павлик и др., 2003). Видно, что и поведенческий тест и оценка электрической активности показывают резистентность нейронов к утомлению.

Изменения функциональной активности МН коррелируют с качественными и количественными изменениями ультраструктуры (рис. 13). При инкубировании интактных МН она значительно повреждается. Обнаружены такие же изменения, какие наблюдаются при утомлении МН ¡n vivo. Синаптические окончания сильно опустошаются и вакуолизируются. Вместе с тем десмосомоподобные контакты, активные зоны и щелевые контакты сохраняются хорошо. Электрическая стимуляция МН интактных рыб в процессе инкубации вызывает не только сильные повреждения органоидов цитоплазмы МН, но и совершенно разрушает десмосомоподобные контакты афферентных синапсов. В то же время электрическая стимуляция незначительно влияет на ультраструктуру МН адаптированных рыб. Синаптические окончания имеют интактный вид, нормальное наполнение везикулами, характерный цитоскелет и, что существенно, хорошую сохранность специализированных контактов, в том числе десмосомоподобных структур.

500 п

400 -

? 300 -

200

100 -

-Ь

И ДО А А+ДС Фр.6 А+Цх

Рис. 13. Размеры контактов химических синапсов МН в разных опытах. В каждой паре столбиков величина активной зоны - слева,

десмосомоподобной структуры - справа. И - интактный контроль, ДС - длительная стимуляция, А - адаптация, А+ДС - сочетание тренировок и длительной стимуляции, Фр.6 - аппликация фракции 6 яда скорпиона, А+Цх -сочетание адаптации и аппликации цитохалазина Э.

Результаты показывают, что в исследованных случаях предполагаемая функция МН, которую оценивали с использованием косвенной методики регистрации, в количественном отношении соответствует оценке функции МН, полученной прямой методикой регистрации активности, и эти состояния МН имеют одинаковые ультраструктурные корреляты. Данные также свидетельствуют о высокой стабильности процессов, лежащих в основе

адаптации и согласуются с представлением о том, что существенную роль в них играет актиновый цитоскелет

Использование маутнеровских нейронов для поиска новых

препаратов цитоскелетного действия

Проявление функциональной активности МН в определенной форме поведения, присущая им пластичность в виде адаптации к утомлению, наличие в синаптических окончаниях десмосомоподобных контактов, диагностического маркера изменения актина и, одновременно, структурного регулятора проводимости синапсов, создает предпосылку для использования рыбок и МН в качестве уникального тест-объекта для скрининга веществ, влияющих на актиновый цитоскелет Мы раньше других исследователей разработали подход к поэтапному комплексному исследованию их в этом качестве (Parng et al, 2002, Hill at al, 2005) Он основан на стратегии прямого воздействия на актин десмосомоподобных контактов с оценкой структурно-функционального состояния МН (Мошков и др , 1979, Тирас и др , 1998, 1999а, б, Tiras et al, 1999) Для более яркого проявления эффекта используется сочетание аппликации препарата и естественной стимуляции, а для прямого доказательства цитоскелетного действия - оценка реакции с выделенным актином in vitro электронномикроскопическим методом негативного контрастирования

Действие ядов членистоногих на функциональную активность МН

Аппликации цельных ядов, как правило, дифференцированно снижают двигательную активность рыбок, и, соответственно, угнетают функцию МН (Тирас и др , 1999) Сравнение эффектов показывает, что нейротоксичность у яда тарантула отсутствует (его эффект идентичен изотоническому раствору), у яда паука степного и сколопендры проявляется в слабой, а у яда паука домашнего - в средней степени Яд скорпиона проявляет нейротоксичность высокой степени, поэтому он выбран нами как наиболее перспективный для дальнейшего поиска (Тирас и др, 1999) Уже на этом уровне мальки золотых рыбок и их МН проявляют себя как адекватный объект для данного вида исследований и более удобный, чем классический - лабораторные мыши (Dehesa-Davila et al, 1996, Parng et al, 2002), поскольку позволяют значительно сократить расход тестируемого препарата

Действие яда скорпиона на морфофункциональные свойства МН

Эффект яда проявляется сильнее при сочетании с длительной стимуляцией (рис 14) Двигательная активность подопытных рыбок подавляется в меньшей степени, чем контрольных, и восстанавливается быстрее, хотя яд сам по себе угнетает функцию МН Защитный эффект яда проявляется и на ультраструктурном уровне Стимуляция подопытных рыбок не вызывает повреждений афферентных синапсов и цитоплазмы МН, которые наблюдаются после стимуляции интактных и контрольных рыбок Через 1сут после стимуляции повреждения МН интактных и контрольных рыбок сохраняются, в то время как ультраструктура МН подопытных рыбок практически нормализуется

Так как цельный яд состоит из множества компонентов, клеточную мишень его действия установить сложно По ряду структурных признаков можно

предположить, что их две. Одна из них - субповерхностные цистерны. Пролиферация этих структур, увеличивающих кальций-аккумулирующую емкость клетки, вероятно, связана с блокадой натриевых каналов синаптических мембран, первичной мишени яда скорпиона (Martin, Couraud, 1995). Другой вероятной мишенью яда является актиновый цитоскелет. После воздействия яда увеличивается число

десмосомоподобных контактов, важного звена стабилизации структуры МН, выглядят они более осмиофильными, чем такие же структуры интактных и контрольных МН.

Приведенные выше данные позволили предположить, что в составе яда скорпиона содержатся компоненты, взаимодействующие с нейрональным актином. Это предположение проверили, разделяя яд на фракции, субфракции и вещества, на каждом этапе тестируя их свойства взаимодействовать с актином десмосомоподобных контактов МН и с выделенным актином.

Влияние фракций яда на морфо-функциональные свойства M H

Исследовали фракции 5, 6, 8, 9 (рис. 15). Остальные признаны неинтересными. Фракцию 5 составили низкомолекулярные пептиды и соли, фракцию 6 - пептиды молекулярной массой до 6 кДа, фракции 8 и 9 -полипептиды от 12 до 45 кДа.

Исследуемые фракции воспроизвели отдельные свойства цельного яда. Так, 5-я проявила очень сильную токсичность, на порядок выше, чем у цельного яда, 6-я была в два раза менее токсична, а 8-я и 9-я оказались не токсичными. Длительная стимуляция рыбок после аппликации фракций 5 и 8 угнетает двигательную активность более чем в 5 раз. Она не восстанавливается даже через сутки (рис. 16,а). В то же время фракция 6 повышает резистентность МН, что свидетельствует о ее протекторном действии, сравнимом с влиянием тренировок и фаллоидина (Тирас и др., 1984; Мошков, 1985). Аппликация фракции 9 на МН значительно угнетает их функцию, а в сочетании со стимуляцией активность МН еще более снижается, напоминая действие цитохалазина D (рис. 16,6).

5 л

il-

3 -

2 -

1 -

Рис. 14. Двигательная активность рыбок под действием яда и тест-стимуляции. 1 - до стимуляции; 2 - сразу после; 3 - спустя сутки. Левый, средний, правый столбик-интактные, контрольные и опытные рыбки, соответственно.

Оптическая TSK 2ооо SW

плотность, D (у.е.)

01 10 20 30 40 S0 60 70 80 90 100

Время (мнн)

Рис. 15. Профиль элюции яда мерного скорпиона

Исследование экстраклеточной электрической активности МН после аппликации фракции 6 показывает, что амплитуда вызванных ответов составляет около 4 мВ, как в контроле и как при адаптации. После стимуляции она не уменьшается (рис. 12).

2 120 X

о 100

d о

60 40 20 -

о.

2 О X

120 юо н 80 60 -40 -20 -

Цх

Цх1 Цх2

Рис 16. Двигательная активность неадаптированных (а) и адаптированных (б) золотых рыбок под действием препаратов и тест-стимуляции (светлые и темные столбики, соответственно). И - интактный контроль; А - адаптация; 5, 6, 8, 9, Цх - аппликация соответствующих фракций яда и цитохалазина; Цх1 и Цх2 - 5 и 12 час после аппликации. Отличия значений до и после тест-стимуляции достоверны (за исключением адаптированных рыбок и рыбок, подвергнутых действию фракции 6).

Таким образом, фракции 6 и 9 оказывают на МН противоположные эффекты. Фракция 6 повышает устойчивость МН к утомлению. Фракция 9 существенно снижает резистентность МН к утомлению, приобретенную в результате тренировок, т. е. разрушает адаптацию МН. Основываясь на сходстве физиологических эффектов фракции 6 и фаллоидина, а также фракции 9 и цитохалазина D, мы предположили, что фракция 6 может содержать компоненты, полимеризующие актин или стабилизирующие филаментный актин, а фракции 9 - полипептиды со свойствами цитохалазина D. Это предположение проверили ультраструктурными методами.

Ультраструктурная идентификация клеточной мишени фракций яда

скорпиона

После аппликации на МН фракции 6 в цитоплазме обнаруживаются стресс-волокна в виде пучков нитей. Морфометрический анализ выявляет увеличение количества десмосомоподобных контактов; двухкратное возрастание их протяженности и площади электронно-плотного примембранного материала (рис. 17а,б). Одновременно эта фракция уменьшает на 22% и на 17%, соответственно, длину и количество активных зон. Идентичные изменения специализированных контактов наблюдаются при адаптации МН (рис. 17,г). Более чем на четверть уменьшается также количество активных зон. Существенно, что аналогичная гипертрофия и четкая выраженность этих контактов в химических синапсах выявляется также после аппликации на МН фракции 6 и последующей изоляции мозга и многочасовой инкубации его срезов in vitro.

Аппликация фракции 9 неравномерно ослабляет осмиофильность электронноплотного материала десмосомоподобных контактов (рис. 17,в).

После длительной стимуляции адаптированных нейронов, подвергнутых действию фракции 9, деформация этих структур проявляется наиболее сильно, только 23% из них сохраняют интактный вид, у 43% осмиофильность волокнистого материала в цитоплазме МН уменьшается, в них появляются пустоты, 4% десмосомоподобных структур вообще теряют волокнистый материал. Наконец, в 30% случаев осмиофильный материал присутствует только с одной стороны контакта (как правило, в синаптическом бутоне), ширина щели становится неравномерной, а мембраны - извитыми (рис. 17,е).

Рис. 17. Изменение электронноплотного вещества пресинаптической и постсинаптической частей десмосомоподобных контактов химических синапсов МН; а - интактный контроль, б -фракция 6, в - фракция 9, г - адаптация, д - адаптация + тест-стимуляция, е - адаптация + фракции 9 + тест-стимуляция.

Величина активных зон возвращается к интактному значению. Похожее влияние на ультраструктуру МН адаптированных и неадаптированных рыб оказывает цитохалазин D. Кроме специфических изменений десмосомоподобных контактов наблюдается удвоение периметра субповерхностных цистерн, увеличение почти в 1.5 раза их количества, что, возможно, свидетельствует о присутствии в обеих фракциях компонентов, вызывающих канальные (рецепторные) эффекты. Это заключение сделано на основании ранее полученных морфофункциональных исследований МН после аппликации апамина (Мошков и др., 1979) и имеющихся данных о слабом свойстве некоторых компонентов яда блокировать калиевые каналы (Волкова и др., 1984).

Следовательно, рассматриваемые фракции яда не только по-разному влияют на функциональное состояние МН, но и противоположным образом действуют на цитоскелет и на структуру десмосомоподобных контактов. Фракция 6 влияет на них так же, как адаптация и фаллоидин и, по-видимому, содержит компонент, полимеризующий актин. Фракция 9 влияет так же, как длительная стимуляция, этанол и цитохалазин, и, по-видимому, содержит компонент, деполимеризующий актин. Существенно то, что, затрагивая структуру десмосомоподобных контактов, все воздействия сопровождаются реципрокными изменениями размеров активных зон синапсов.

Предположение о специфическом влиянии фракций именно на актиновые структуры проверили в экспериментах по прямому взаимодействию компонентов яда скорпиона и выделенного актина in vitro.

Влияние компонентов фракции 6 на Г-актин

Хроматографически чистый мышечный Г-актин в среде с низкой ионной силой сохраняет нативную структуру и не образует нитей в течение 3 час. На пленке-подложке он представлен отдельными электронносветлыми глобулами на темном фоне, создаваемом красителем (рис. 18,а).

Рис. 18. Изменение состояния актина: а - глобулярный актин; б, в, г, д, е - полимеризация актина фракцией 6, субфракцией 7-11, компонентом 7а яда скорпиона, фаллоидином, 100 мМ KCl, соответственно; ж - препятствие полимеризации актина цитохалазином D; з -разрушение филаментов актина субфракцией 9а. Масштаб 0.1мкм.

При тех же условиях инкубирования Г-актина с фракцией 6 в среде уже через 1,5 час образуются нити и пучки нитей (рис. 18,6).

Для выяснения, какие конкретно полипептиды вызывают эти эффекты, были изучены девять ее субфракций. Оказалось, что нити и пучки нитей актина образуются только при инкубировании Г-актина и субфракции 7-10 (рис. 18,в). После ее дальнейшего разделения на 14 компонентов, обнаружено, что появление нитей актина вызывают три из них - 7а, 7д, и 7п (рис. 18,г). Однако образования пучков актина под влиянием этих компонентов уже не происходит. Похожие нити актина формируются при инкубировании Г-актина с фаллоидином или с 100 мМ KCl (рис. 18д,е). Установлено, что компонент 7а представляет собой однородный пептид с массой 4209 Да. Компоненты 7д, и 7п являются смесями пептидов, их далее не исследовали.

Влияние компонентов фракции 9 на полимеризацию Г-актина и на Ф-

актин

Фракция 9 была разделена на шесть субфракций. Полимеризация Г-актина в растворе 100 мМ KCl в присутствии фракции или ее двух субфракций из шести - 9d и 9е - нарушается. Нити актина либо вообще не образуются, либо они деформированные и короткие. Подобный эффект оказывает цитохалазин D при инкубировании с актином (рис. 18,ж). Другие четыре субфракции активности не проявляют. Инкубирование фракции 9 и ее шести субфракций с Ф-актином показывает, что как фракция 9, так и субфракции 9а, 9d, 9f фрагментируют существующие нити актина (рис. 18,з).

Таким образом, мы установили, что в состав яда скорпиона входят полипептиды, взаимодействующие с актином: полимеризующие Г-актин с образованием нитей и пучков нитей, препятствующие полимеризации Г-актина

и деполимеризующие Ф-актин. Дальнейшее испытание пептида 7а показало, что он является удачным фармакологическим инструментом для изучения роли актина в пластичности МН.

Влияние пептида 7а на морфофункциональные свойства МН

Длительная стимуляция интактных и контрольных рыбок приводит к угнетению активности МН более чем в 4 раза. В то же время аппликация пептида значительно усиливает резистентность к утомлению (рис. 19). Она проявляется и в ультраструктуре МН, которая после 1 длительной стимуляции остается ш практически не поврежденной. ° б -

Синаптические бутоны

возбуждающих типов сохраняют цитоскелет, хорошо

идентифицируются десмосомоподобные контакты. Морфометрическим анализом установлено, что как адаптация, так и аппликация пептида увеличивают на 20% длину сечений пре- и постсинаптических частей десмосомоподобных

контактов в химических синапсах (рис. 20). Площадь

примембранного электронно-

плотного компонента этого вида контактов возрастает более чем в 3 раза по сравнению с интактным контролем. Увеличение размера этих структур сопровождается реципрокным уменьшением

размеров активных зон синапсов почти на 20%. Следовательно, пептид индуцирует в химических синапсах адаптированное

состояние, т.е. состояние депрессии синаптической

передачи. В смешанных синапсах десмосомоподобные контакты также меняются под действием препарата: возрастает площадь пре-

4 -

НЬ

л11_

Рис. 19. Двигательная активность интактных (И) рыбок, после адаптации (А), аппликации пептида 7а (П). Столбик слева - значения до тест-стимуляции, столбик справа - после нее.

400 п

г 300 -

200 -

100 -

химические синапсы

смешанные синапсы

И П

Рис. 20. Изменение десмосомоподобных контактов (ДПК) афферентных синапсов МН золотых рыбок. Обозначения такие же, как на рис. 19.

При

и постсинаптических уплотнении, этом размеры щелевых контактов и активных зон остаются прежними.

Обнаружено существенное структурное изменение десмосомоподобных контактов смешанных синапсов. В их щели под действием пептида 7а на 30% возрастает число мостиков (Тирас и др., 2007). Такая структурная перестройка свидетельствует о потенцированном состоянии таких синапсов, усилении электротонической передачи, показанном в модельных экспериментах (Дзебан и др., 2003), при адаптации (Мошков и др., 2003) и после аппликации дофамина (Безгина и др., 2006).

Об усилении резистентности МН к утомлению вследствие аппликации пептида 7а

свидетельствует образование в цитоплазме стресс-волокон (рис. 21). Подобные волокна появляются после действия фаллоидина, фракции 6 и Рис. 21. Стресс-волокна в цитоплазме МН при адаптации. П°Д действием пептида 7а.

Данные, представленные в этой масштаб 1мкм. части работы, свидетельствую о том,

что благодаря свойству десмосомоподобных контактов афферентных синапсов МН золотой рыбки структурно отображать состояние актинового цитоскелета и функциональную активность нейрона, в яде скорпиона идентифицированы пептиды, полимеризующие и деполимеризующие актин. Пептид 7а, действие которого идентично эффекту тренировочной стимуляции, вызывает устойчивость к утомлению, так как специфически взаимодействует с актином десмосомоподобных контактов. Использование этого пептида послужило ключом к разгадке механизмов адаптации МН, клеточного аналога памяти (Мошков, 1985).

Сравнение эффектов адаптирующей стимуляции, фаллоидина и пептида 7а показывает, что структурно-функциональные последствия воздействий одинаковы - депрессия возбуждающей химической передачи. Однако при адаптации и при аппликации пептида угнетения двигательной активности, как это наблюдается на фоне действия фаллоидина (рис. 3), не происходит. Нами установлено, что при адаптации и при аппликации пептида 7а одновременно с депрессией химических синапсов имеет место потенциация смешанных синапсов. Аппликация фаллоидина эффекта потенциации не вызывает (Павлик и др., 2003). По-видимому, снижение возбуждения в одном локусе нейрона компенсируется увеличением возбуждения в другом, что позволяет нейронам сохранять высокую активность в экстремальных условиях функционирования. Можно утверждать, что механизмом адаптации (естественной модификации состояния МН), вызванной тренировками, является обратимая дополнительная полимеризация актина, в частности, в десмосомоподобных контактах. Адаптация не является следствием перестройки мозга или его отделов. Для ее индукции достаточно сдвинуть баланс нейронального актина в сторону дополнительного формирования Ф-актина в командных нейронах, какими являются МН.

Исследование моторной асимметрии золотой рыбки и объемных

характеристик МН

Наблюдения за движением золотой рыбки в узком канале и подсчет количества поворотов, совершаемых вправо или влево за определенное время, впервые показали, что у рыбок, подобно другим животным и человеку, существует врожденная моторная асимметрия. При свободном движении часть из них предпочитает чаще повернуться направо, а другая часть - налево. В популяции пропорция таких рыбок составляет 1.5:1 и сохраняется в течение длительных наблюдений. Таким образом, моторная асимметрия является индивидуальным фенотипическим признаком этого вида животных.

Является ли моторная асимметрия следствием асимметрии тела, морфологической асимметрии целостного мозга, среднего мозга, вестибулярных ядер, ретикулярной формации продолговатого мозга или его

деривата - МН, определяющих движение рыбки"? Эти нейроны интегрируют входную информацию из перечисленных отделов мозга и непосредственно от вестибулярного аппарата и боковой линии и активируют соответствующие мотонейроны спинного мозга, которые в свою очередь управляют сокращением правой и левой туловищной мускулатуры Если исходить из гипотезы об инициации МН поворотов тела рыбки не только при выполнении реакции избегания (Korn, Faber, 2005), но и в свободном движении, то должна существовать связь между латерализацией ее моторного поведения и морфологией двух зеркально расположенных МН

Действительно, нами выявлена устойчивая корреляция между моторной асимметрией золотой рыбки и морфологической асимметрией МН при правосторонней моторной асимметрии левый нейрон имеет больший объем, чем правый, а при левосторонней моторной асимметрии - правый нейрон крупнее левого (табл 1) Чем больше выражена моторная асимметрия, тем больше различия объемов правого и левого нейронов Более того, значение коэффициента моторной асимметрии индивидуальных рыбок практически совпадает со значением коэффициента структурной асимметрии их МН (коэффициент корреляции составляет 0 9-1 0) Поскольку правый и левый поворот являются, по-существу, следствием активации левого и правого маутнеровского нейрона (Foreman, Eaton, 1993), различия в размерах означают повышенную эффективность большего нейрона (контралатерального по отношению к стороне поворота) по сравнению с меньшим (ипсилатеральным) по размеру нейроном

Остается неясным меняются или остаются такими же врожденная моторная асимметрия и асимметрия МН при экспериментальных воздействиях и под влиянием факторов окружающей среды

Изучение моторной асимметрии рыбок и структурной асимметрии МН при изменении сенсорного притока и действии полимеризующего актин пептида 7а из яда скорпиона

Известно, что ориентация рыб осуществляется преимущественно за счет сигналов от вестибулярного и зрительного аппаратов (Хайнд, 1975) Унилатеральное вращение рыбок вокруг ростро-каудальной оси тела, преимущественно воздействующее на один нейрон из пары через вестибулярный аппарат, боковую линию, орган зрения, может служить фактором среды, влияющим на моторную асимметрию рыбки

Действительно, контралатеральная стимуляция, соотнесенная с локализацией большего по размеру нейрона, в зависимости от продолжительности воздействия уменьшает проявление моторной асимметрии и даже приводит к ее инверсии (табл 1) Пропорционально длительности стимуляции контралатеральный нейрон заметно уменьшается и становится меньше, чем ипсилатеральный нейрон Характер изменения объемов МН рыбок, совершающих правый или левый поворот одинаков, что трактуется нами как следствие одинакового утомления при воздействии на ведущую половину мозга и единства принципов организации поворотов

При индукции адаптации с помощью контралатеральной или ипсилатеральной тренировочной стимуляции исходная моторная асимметрия рыбок и структурная асимметрия их МН сохраняется Однако тест-стимуляция показывает, что объемы адаптированных МН стабилизируются на уровне интактных значений, что свидетельствует о приобретении адаптированными нейронами резистентности

Таблица 1 Объемы частей и суммарные объемы контралатерального (К) и ипсилатерального (И) МН (по отношению к стороне поворота) в норме и после экспериментальных воздействий

Рыбки, Рыбки, Рыбки, сове ршающие поворот вправо

совершающие совершающие

поворот вправо поворот влево ДС Адаптация Адаптация

(15) (15) (6) (6) + ДС(6)

к и к И к И К И К И

Сома 191±20* 109±13 194±18* 116+17 66±3 78±26 182±15* 99±41 156± 110+

17* 16

ЛД 85+16* 60±7 76+17 66±16 44+11 49±10 64±6 62±8 64±6 52±6

вд 84±12 69±18 79±24 68±20 54±7 56+14 59+8 61±10 79±8 61+9

Аксон 185+24 160±25 170±16 155+20 181+16 161+22 188+18 126±35 198± 176+

18 15

Е1МН 546±48* 399±42 519+48* 406±52 345+22 343+54 480±39 401±32 483± 421+

14 12

Е2МН 944±80 924+83 688±64" 880+34 890±19

КСА 0 58±0 02 0 56±0 03 0 48±0 03 0 57+0 02 0 55±0 01

КМА 0 59±0 02 0 57±0 02 0 47±0 03 0 60±0 06 0 52± 03

Примечание ДС - длительная стимуляция ЛД и ВД - латеральный и вентральный дендриты, КСА и КМА - коэффициенты структурной и моторной асимметрии, в скобках указано количество рыбок (столько же контралатеральных или ипсилатеральных нейронов), объемы выражены в мкм3 х103, *- достоверно отличается от объема ипсилатерального нейрона (р<0 05), **- достоверно отличается от интактного значения (р<0 05)

Таблица 2 Объемы частей МН после деафферентации их вестибулярного или зрительного входа

Вестибулярная деафферентация Зрительная деафферентация

ипсилатеральная К И контралатеральная К И ипсилатеральная К И контралатеральная К И

Сома 186±34 190±25 191±25* 101±19 129±25* 83±20 160±22 141±15

ЛД 40±13 51±11 64±11* 38±9 103±23 81±18 90±21 52±18

ВД 42±9 49±13 62±17 59±15 62±13* 35±10 20±11* 83±9

Аксон 242±30 224±45 144±22 123±29 133±34 120±19 260±19 230±28

КСА 0 50±0 04 0 59±0 03 0 57±0 03 0 51±0 02

КМА 0 ЗОЮ 06 0 77±0 10 0 59±0 03 0 78±0 03

Примечание В группах количество рыбок = 5 Обозначения те же, что и в таблице 1

Другим экспериментальным фактором, меняющим моторную асимметрию рыбок, является унилатеральная деафферентация МН Повреждение контралатерального вестибулярного аппарата или удаление контралатерального зрительного входа усиливает моторную асимметрию (табл 2) Однако морфология МН после таких операций различается Деафферентация контралатерального вестибулярного входа не меняет размеров частей МН и соотношения их объемов Деафферентация

контралатерального зрительного входа уменьшает разницу между объемами нейронов из-за увеличения сомы ипсилатерального нейрона. При этом важно отметить, что вентральный дендрит контралатерального МН становится в четыре раза меньше вентрального дендрита ипсилатерального МН.

Повреждение ипсилатерального вестибулярного аппарата приводит к инверсии моторной асимметрии рыбок. При этом различия между объемами частей нейронов и их объемами в целом практически исчезают. После удаления ипсилатерального зрительного входа моторная асимметрия рыбок не меняется, структурная асимметрия МН ей соответствует. Однако объем как ипсилатерального, так и контралатерального нейрона, пропорционально уменьшается. Почти в 1.5 раза уменьшается объем вентрального дендрита ипсилатерального МН.

Рис. 22. Реконструкция МН: а - аппликация пептида 7а; б - аппликация и тест-стимуляция. Контралатеральные нейроны выделены темным цветом. Масштаб ЮОмкм

Аппликация пептида 7а оказывает эффект аналогичный эффекту тренировочной стимуляции, приводящей к адаптации МН. Тест-стимуляция показывает, что под действием пептида происходит стабилизация объемов МН. После сочетания

в 1200

действия стимуляции визуально не (рис. 22),

пептида и нейроны изменяются о чем

свидетельствуют и

количественные данные (рис. 23).

В целом, результаты указывают на то, что экспериментально вызванное изменение моторной

асимметрии рыбок влечет за собой изменение размеров МН и коррелирует с уровнем активности встибулярного и зрительного входов.

. 900

■я ю

! боо -

зоо -

о -1 -

Рис. 23. Объемы МН до (столбик слева) и после (столбик справа) тест-стимуляции. И - интактные, К -контроль, П - аппликация пептида 7а, А - адаптация.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наша почти 30-ти летняя работа по изучению цитологических основ интегративной функции МН позволила решить важные нейробиологические проблемы и привела к целостному пониманию роли этих нейронов в поведении золотой рыбки

1 Установлено, что адаптация, естественная модификация функции МН, вызванная тренировочной стимуляцией и длительная депрессия химической передачи, модельная форма пластичности, вызванная фармакологическими воздействиями, основаны на едином механизме преобразования цитоскелетного актина

Для обоснования этого заключения потребовалось разработать комплекс специфических методов и подходов к изучению МН Он включает оценку функционального состояния МН по поведению рыбки, тестирование электрической активности в переживающих фрагментах мозга, прицельную аппликацию на МН физиологически активных веществ, специфично меняющих состояние нейрона, выделение из яда скорпиона и идентификацию актин-полимеризующего вещества с последующим его использованием как молекулярного инструмента воздействия на нейрональный актин

В результате экспериментально доказана ранее выдвинутая гипотеза (Мошков, 1985) о том, что актин-содержащие десмосомоподобные контакты в афферентных синапсах МН являются структурами, которые регулируют размер активных зон и тем самым управляют эффективностью синаптической передачи На участие актина, одного из главных компонентов цитоскелета МН, в адаптации указывают данные по морфофункциональной устойчивости нейронов к электрической или естественной стимуляции на фоне действия пептидов, полимеризующих актин (Тирас и др , 2002, 2003)

В основе резистентности лежит появление полимерного актина в цитоплазме в виде пучков нитей, а в химических и смешанных синапсах - в виде гипертрофии десмосомоподобных контактов В этом смысле показательно, что тонкое воздействие на десмосомоподобные контакты пептида 7а, который высоко специфично полимеризует актин, приводит к адаптации МН (Тирас и др, 2006) Однако высокая активность МН не может быть объяснена депрессией химической передачи, которая лежит в основе адаптации При индукции такой депрессии фаллоидином функция МН необратимо угнетается

Оказалось, что, несмотря на снижение функциональной активности химического афферентного входа при адаптации, высокий интегральный уровень активности МН сохраняется из-за реципрокного повышения эффективности другого, электротонического входа, осуществляемого в смешанных синапсах Их проводимость усиливается вследствие дополнительного образования в щели десмосомоподобных контактов актиновых мостиков (Тирас и др, 2006), структурного признака длительной потенциации (Дзебан и др , 2003, Мошков и др, 2003, Павлик и др, 2003, Безгина и др, 2007) Оба механизма сопряжены, надежны и эффективны, поскольку имеют единую основу - актиновый компонент цитоскелета Мы предполагаем, что такая тонкая регулировка баланса возбудимости нейронов, компенсирующая снижение активности в одном локусе ее усилением в другом, является подлинной причиной того, что до сих пор не удается зарегистрировать существование модельных форм памяти в естественных функциональных модификациях мозга, связанных с обучением (Abbot, Nelson, 2003)

2 Доказано, что в основе функциональной асимметрии головного мозга лежат морфологические различия между зеркально расположенными

нейронами правой и левой его частей В случае изменения функциональной асимметрии наблюдаются коррелятивные структурные изменения

Моторная асимметрия наиболее ярко проявляется в поведении животных и поэтому часто используется в качестве модели для изучения различных аспектов функциональной асимметрии мозга При рассмотрении ее возможных анатомических признаков в качестве адекватного объекта рыбки, как правило, вообще не рассматриваются (Бианки, 1985, Vallortigara, 2000, Salas et al, 1998, Фокин, 2004) По-видимому, это связано с отсутствием данных о существовании у них моторной асимметрии в исследованиях, проведенных ранее (Kleerkoper et al, 1969) и в разрозненных, статистически недостоверных и скорее описательных результатах исследований последних лет (Bisazza et al, 1998, 2001, Nepomnyashchikh, 2006)

Исследуя в рамках этой проблемы поведение мальков золотой рыбки, мы впервые обнаружили у них стойкое индивидуально выраженное предпочтение спонтанного изменения направления движения вправо или влево при свободном движении Более того, впервые обнаружена строгая корреляция между моторной асимметрией и асимметрией в строении правого и левого маутнеровского нейрона, причем более крупный нейрон доминирует в инициации поворота Существование тесной корреляции между размером нейрона и определенным уровнем его активности развивает представление о морфофункциональной основе формирования и хранения памяти в нейронах при рассмотрении количественных и качественных ее аспектов (Виноградова, 2000, Thompson, 2000)

3 Сформулировано целостное представление о роли МН в естественном поведении золотой рыбки Мы показали, что МН играют исключительную роль в регуляции важнейшей формы моторного поведения - совершении поворотов тела, как основы ориентировочной реакции рыбки По нашему мнению именно эта основополагающая функция позволила МН сохраниться в эволюции

Поворот, или смена направления движения является доминантной формой поведения, при которой прекращаются другие виды моторной активности, например, поступательные движения Поворот - это внешнее проявление активации (возбуждения) одного из МН и следствие сдвига существующего равновесия процессов торможения и возбуждения между двумя нейронами Разнообразие и большое число афферентных синапсов на поверхности нейрона (до ста тысяч у зрелого МН) указывает на то, что его потенциал действия представляет собой интегрирующий ответ на информацию, поступившую от всех этих нейронов, которые в свою очередь имеют собственную активность и эффективность афферентных связей

Можно предположить, что маутнеровские нейроны играют роль двухклеточного центра поворотов и у других видов рыб и амфибий, где они присутствуют

ВЫВОДЫ

1 Показано, что деомосомоподобные контакты химических возбуждающих синапсов МН под воздействием фаллоидина, полимеризующего актин или цитохалазина О, деполимеризующего его, соответственно увеличивают или уменьшают свои размеры Одновременно реципрокно с ними уменьшаются размеры активных зон, мест секреции медиатора Данные свидетельствуют о том, что десмосомоподобные контакты состоят из актина, и дают основание рассматривать эти структуры как цитоскелетное звено, регулирующее синаптическую эффективность

2 Разработан подход к исследованию активности МН по поведению золотой рыбки и по амплитуде вызванного ответа в переживающем срезе продолговатого мозга Его применение впервые показало, что активность МН, определяемая по поведению, прямо коррелирует с уровнем электрической активности и, следовательно, может служить адекватным неинвазивным способом оценки их функционального состояния в хронических экспериментах

3 Скрининг яда черного скорпиона, его фракций и субфракций, проводимый на организменном (поведение), клеточном (электрическая активность), ультраструктурном (синапсы и синаптические контакты) и молекулярном (взаимодействие выделенного актина с веществом) уровнях, позволил идентифицировать пептиды, полимеризующие или деполимеризующие цитоскелетный актин

4 Определено, что ультраструктурные признаки длительной депрессии афферентных химических синапсов МН, вызванные вестибулярной тренировочной стимуляцией и индуцированные с помощью аппликации физиологически активных веществ, полимеризующих актин, идентичны Одинаковое проявление длительной депрессии в поведении рыбки и в электрическом ответе МН, и одинаковые ультраструктурные изменения в синапсах доказывают, что естественная модификация функции нейронов и модельная форма синаптической пластичности основаны на единых механизмах

5 Впервые выявлена асимметрия моторного поведения золотых рыбок предпочтение к поворотам влево или вправо, и установлена прямая ее корреляция с морфологической асимметрией МН в норме и после физиологических воздействий Эти данные в комплексе с установленными изменениями ультраструктуры в различных экспериментальных ситуациях позволяют утверждать, что МН вовлечены в естественное поведение и играют роль командного двухклеточного центра поворотов тела золотой рыбки

Список основных публикаций по теме диссертации

1 Тирас H Р, Мошков Д А Поведенческое и ультраструктурное исследование влияния аппликации колхицина на маутнеровские нейроны золотой рыбки Carassius auratus Ж эволюц биох и физиол ,1978, т 14, № 5, с 486-491

2 Тирас H Р, Мошков Д А, Пальмбах Л Р Изучение структуры маутнеровских нейронов рыб, развивающихся из икры в условиях длительного космического полета В кн «Успехи космической биофизики», Пущино, 1978, с 69-77

3 Мошков Д А , Тирас H Р , Мирошников А И Изучение ультраструктуры маутнеровских нейронов рыб после воздействия апамина ДАН СССР, 1979, т 245, №4, с 1014-1016

4 Moshkov D А , Tiras N R , Saxon M Е Phalloidin changes the synaptic contact ultrastructure Naturewissenschaften, 1980, v 67, p 194-195

5 Тирас H P Ультраструктурные исследования пластичности маутнеровских нейронов с использованием биологически активных веществ В сб «Ультраструктура нейронов и фармакологические воздействия», Пущино, 1981, с 134-141

6 Мошков Д А , Подольский И Я , Кашапова Л А , Тирас H Р , Масюк Л H , Музафарова Л H, Болотнова Г П Количественная характеристика двигательной активности золотых рыбок как возможный индикатор состояния маутнеровских нейронов Ж эволюц биох и физиол ,1982, т 18, №2, с 155-160

7 Мошков Д А, Тирас H Р, Потемкин В В Влияние фаллоидина и длительной сенсорной стимуляции на ультраструктуру маутнеровских нейронов золотой рыбки Цитология, 1984, т 26, № 12, с 1351-1356

8 Тирас H Р, Мошков Д А Электронно-микроскопическое исследование нарушения тормозной передачи в афферентных связях маутнеровских нейронов Цитология, 1985, т 27, № 1, с 40-45

9 Тирас H Р , Мошков Д А Ультраструктура афферентных тормозных и возбуждающих синапсов маутнеровских нейронов Цитология, 1987, т 29, № 3, с 288-294

10 Тирас H Р , Безгина Е H , Мошков ДА Синапсы с различной структурой синаптического контакта Цитология, 1988, т 30, №3, с 342-345

11 Тирас H Р , Потемкин В В , Мошков Д А Действие каиновой кислоты на маутнеровские нейроны адаптированных и неадаптированных рыб Цитология, 1990, т 32, № 8, с 795-800

12 Тирас HP, Павлик ЛЛ, Мошков ДА Выявление актина и особенности организации цитоскелета маутнеровских нейронов золотой рыбки Цитология, 1990, т 32, № 4, с 352-358

13 Moshkov D А, Santalova I M , Tiras N R , Zherdev G V , Kashapova L A Interaction of two different sensory inputs at the level of Mauthner neurons in goldfish Morphofunctional analysis In "Signal molecules and behaviour", ed W Winlowet al , Manchester Univ Press, 1991, p 283-287

14 Жердев ГВ, Мошков ДА, Белозерцев ЮА, Тирас HP Влияние изонитрозина и вестибулярной стимуляции на сому и дендриты маутнеровских нейронов Цитология, 1991, т 33, № 8, с 49-56

15 Tiras NR, Pavlik LL, Moshkov DA Alterations in the cytoskeleton of the goldfish Mauthner cells under various pharmacological treatments Acta Histochem , 1992, v 41, p 249-256

16 Мошков ДА, Савельева ЛН, Тирас HP, Калистратова ЕН Строение ретикулума маутнеровских нейронов головастиков шпорцевой лягушки, выращенных при повышенной силе тяжести Цитология, 1992, т 34, с 49-56

17 Тирас HP, Жердев ГВ, Мошков ДА Ультраструктура Маутнеровских нейронов рыб, адаптируемых к длительной стимуляции при воздействии этанола Цитология, 1995, т 37, с 430-439

18 Мошков Д А , Тирас Н Р , Павлик Л Л , Мухтасимова Н Ф Ультраструктура Маутнеровских нейронов в переживающем продолговатом мозге золотых рыбок Морфология, 1996, т 110, с 56-59

19 Павлик Л Л , Тирас Н Р , Шодина И Б , Мошков ДА Изменения актинового цитоскелета маутнеровских нейронов золотой рыбки после длительной стимуляции Цитология, 1997а, т 39, с 546-551

20 Павлик Л Л , Тирас Н Р , Мошков Д А Актин в маутнеровских нейронах золотых рыбок после действия фаллоидина и адаптации к длительной естественной стимуляции Цитология, 19976, т 39, с 1109-1115

21 Moshkov D А , Tiras N R , Pavlik L L , Muktasimova N F Ultrastructure of Mauthner neuron in the survival goldfish hindbrain Neurosci and Behav Physiology, 1997, v 27, p 512-515

22 Мошков Д A , Мухтасимова H Ф , Павлик Л Л , Тирас Н Р Длительная инкубация in vitro фрагментов продолговатого мозга золотых рыбок с маутнеровскими нейронами сопряжена с изменением размеров специализированных контактов в афферентных синапсах Цитология, 1998, т 1, с 260-265

23 Тирас Н Р , Михеева И Б , Мошков Д А, Пашков В Н , Гришин Е В Яд среднеазиатского черного скорпиона защищает маутнеровские нейроны от повреждающего действия длительной стимуляции Морфология, 1998, т 113, с 100-104

24 Мошков Д А , Тирас Н Р , Павлик Л Л , Мухтасимова Н Ф , Пахотина И Д Долговременная потенциация электрических ответов маутнеровских нейронов в инкубированных фрагментах продолговатого мозга золотых рыбок сопровождается ультраструктурными изменениями афферентных смешанных синапсов Морфология, 1998, т 113, №1, с 73-77

25 Павлик Л Л , Тирас Н Р, Мошков Д А Экспериментально вызванная деполимеризация актина разрушает адаптивное состояние нейрона Морфология, 1998, т 114, №4, с 24-27

26 Moshkov D А , Mukhtasimova N F , Pavlik L L , Tiras N R , Pakhotina L D In vitro long-term potentiation of electrotonic responses of goldfish Mauthner cells is accompanied by ultrastructural changes at afferent mixed synapses Neuroscience, 1998, v 88, № 3, p 591-605

27 Tiras N R , Zherdev G V, Moshkov D A Ultrastructure of Mauthner cells in fish adapted to long-term vestibular stimulation and effect of ethanol J Neural plasticity, 1999, v 6, № 4, p 91-102

28 Тирас H P , Михеева И Б , Мошков Д А , Пашков В Н , Гришин Е В Маутнеровские нейроны рыб как тест-объект для скрининга ядов членистоногих ДАН, 1999а, т 364, №1, с 121-125

29 Тирас Н Р , Михеева И Б , Мошков Д А , Пашков В Н , Гришин Е В Яд скорпиона содержит физиологически активные соединения, влияющие на состояние нейронального актина ДАН, 19996, т 368, № 3, с 416-419

30 Tiras N R , Mikheeva I В , Moshkov D A, Pashkov V N , Grishin E V Central Asian black scorpion venom protects Mauthner neurons from damage to prolonged stimulation Neurosci and Behav Physiol, 1999, v 29, № 3, p 251255

31 Михеева И Б , Тирас H Р , Мошков Д А , Пашков В H , Гришин Е В Десмосомоподобные контакты как мишени действия яда скорпиона Цитология, 2000, т 42, № 7, с 635- 646

32 Мошков Д А , Тирас H Р , Павлик Л Л , Дзебан Д А , Михеева И Б , Мухтасимова H Ф Структурные различия между десмосомоподобными контактами в афферентных химических и смешанных синапсах Маутнеровских нейронов золотой рыбки Морфология, 2001, т 120, № 4, с 30-35

33 Тирас H Р, Михеева И Б, Пахотин П И, Мошков Д А Морфофункциональные исследования адаптированных Маутнеровских нейронов золотых рыбок в условиях длительной инкубации продолговатого мозга Морфология, 2002, т 122, №6, с 19-24

34 Мошков Д А , Павлик Л Л , Тирас H Р , Дзебан Д А, Михеева И Б Ультраструктурные признаки изменений эффективности синаптической передачи через смешанные синапсы маутнеровских нейронов при естественной модификации двигательной функции Нейрофизиология / Neurophysiology, 2003, т 35, № 5, с 392-401

35 Павлик Л Л , Тирас H Р , Мухтасимова H Ф , Пахотин П И , Дзебан Д А , Мошков ДА Участие актина в электротонической проводимости смешанных синапсов маутнеровских нейронов золотой рыбки Морфология, 2003, т 123, № 1, с 41-46

36 Тирас H Р , Удальцов С H , Михайлова Г 3 , Мошков Д А Выявление с помощью электронной микроскопии в яде скорпиона пептидов, взаимодействующих с актином Биологические мембраны, 2003, т 20, №1, с 73-77

37 Тирас H Р , Михеева И Б , Пахотин П И , Мошков Д А , Удальцов С H Морфофункциональные изменения инкубируемых маутнеровских нейронов золотых рыбок под влиянием пептидов из яда скорпиона Морфология, 2003, т 123, № 3, с 40-45

38 Tiras N R , Mikheeva I В , Pakhotin Р I , Moshkov D A Morphofunctional changes in adapted mauthner neurons in goldfish after prolonged orthodromic stimulation of the auditory nerve in vitro Neurosci and Behav Physiol, 2004, v 34, № 4, p 353-358

39 Tiras N R , Mikheeva I В , Pakhotin P I , Moshkov D A , Udal'tsov S N Morphofunctional changes in the incubated mauthner neurons in goldfish treated with peptides from scorpion venom Neurosci and Behav Physiol , 2004, V 34, № 7, p 687-692

40 Михайлова Г 3 , Арутюнян А В , Санталова И M , Павлик В Д , Тирас H Р , Мошков ДА Асимметрия моторного поведения золотой рыбкой в узком канале Нейрофизиология / Neurophysiology, 2005, т 37, № 1, с 52-60

41 Михайлова Г 3 , Павлик В Д , Тирас H Р , Мошков Д А Корреляция размеров Маутнеровских нейронов с предпочтением золотых рыбок поворачиваться вправо или влево Морфология, 2005, т 127, №2, с 16-19

42 Михайлова Г 3 , Тирас H Р , Григорьева Е Е , Мошков Д А Изменения моторной асимметрии золотой рыбки при адаптации к эффектам ротационной стимуляции Нейрофизиология / Neurophysiology, 2005, т 37, № 5/6, С 432-442

43 Михайлова Г 3 , Тирас H Р , Павлик В Д , Санталова И М, Григорьева Е Е , Мошков ДА Морфологические характеристики маутнеровских нейронов золотых рыбок с измененной асимметрией моторного поведения Нейрофизиология / Neurophysiology, 2006, т 38 № 1, с 18-31

44 Mikhailova G Z , Pavlik V D , Tiras N R , Moshkov D A Correlation between the sizes of Mauthner neurons and the preference of goldfish to turn to the right or left Neurosci and Behav Physiol 2006, v 36, N4, p 419-422

45 Тирас H P, Михайлова Г 3, Мошков Д А Эффекты, вызываемые полимеризующим актин пептидом в маутнеровских нейронах золотой рыбки Нейрофизиология / Neurophysiology, 2006, т 38, № 5/6, с 389-400

Работа была поддержана Совместным грантом Международного научного фонда (1ЭР) и Российского правительства № .Юй-ЮО, грантами РФФИ №№ 95-04-11255-а, 99-04-49033-а, 05-04-48839-а, грантами поддержки ведущих научных школ 96-04-01734-л, вгнн и НШ-№ 4981 2006 4, грантом «Университеты России-2000» № 991919, Грантом Минобразования РФ «Фундаментальные исследования в области естественных наук» № Е00-6 0-290, грантом Федерального Агентства по образованию 1 1 05

Заказ № 48/11/07 Подписано в печать 08 11 2007 Тираж 100 экз Уел п л 2

ООО "Цифровичок", тел (495) 797-75-76, (495) 778-22-20 туи> с/г ги , е-тш1 т/о@с/г ги

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Тирас, Надежда Романовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Проблема пластичности синапсов и морфологических признаков измененного функционального состояния нейронов

1.2. Особенности структуры и функции маутнеровских нейронов

1.2.1. Морфология нейронов и их афферентных синапсов

1.2.2. Гипотезы о роли маутнеровских нейронов в поведении

1.2.3. Пластические свойства маутнеровских нейронов

1.3. Роль актинового цитоскелета в пластических изменениях синапсов

1.3.1. Строение и роль десмосомоподобных контактов в афферентных синапсах маутнеровских нейронов

1.3.2. Использование препаратов, меняющих состояние актина

1.3.3. Использование токсинов для изучения пластических свойств нейронов

1.4. Проблема функциональной и структурной асимметрии мозга 43 1.4.1. Исследования моторной асимметрии у животных 45 1.4.2 Исследование структурной асимметрии мозга 46 1.4.3. Морфофункциональная асимметрия мозга и структурные признаки модификации функции при адаптации и памяти

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Воздействия на афферентный синаптический аппарат маутнеровских нейронов

2.2.2. Фармакологические воздействия

2.2.3. Оценка функционального состояния маутнеровских нейронов по двигательному поведению золотой рыбки

2.2.4. Оценка функционального состояния маутнеровских нейронов по их внеклеточной активности

2.2.5. Методики работы с ядом среднеазиатского черного скорпиона

2.2.6. Выявление асимметрии моторного поведения золотых рыбок

2.2.7. Объемная реконструкция маутнеровских нейронов по серийным гистологическим срезам

2.2.8. Электронно-микроскопическое исследование маутнеровских нейронов

2.2.9. Морфометрическое исследование специализированных синаптических контактов маутнеровских нейронов

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Морфологические характеристики маутнеровских нейронов при изменении их функции специфическими воздействиями на синапсы и цитоскелет

3.1.1. Изменение сенсорного притока от вестибулярного аппарата

3.1.2. Специфические фармакологические влияния на афферентный синаптический аппарат

3.1.3. Действие препаратов, влияющих на актиновый цитоскелет

3.2. Структурная характеристика пластичности маутнеровских нейронов

3.2.1. Влияние цитохалазина Э на адаптированное состояние

3.2.2. Влияние этанола на формирование адаптированного состояния

3.2.3. Влияние каиновой кислоты на адаптированное состояние

3.3. Разработка комплексного подхода к исследованию функционального состояния маутнеровских нейронов по поведению рыбки, электрофизиологической активности и ультраструктуре 97 3.3.1 Косвенное и прямое определение функционального состояния маутнеровских нейронов

3.3.2. Ультраструктура маутнеровских нейронов в условиях инкубирования и электрической стимуляции

3.3.3. Влияние цитохалазина В и пептидов, полимеризующих актин на функциональное состояние и ультраструктуру инкубируемых маутнеровских нейронов

3.4. Использование маутнеровских нейронов для поиска новых препаратов цитоскелетного действия

3.4.1. Влияние ядов членистоногих на функциональную активность маутнеровских нейронов

3.4.2. Влияние яда скорпиона на морфофункциональные свойства маутнеровских нейронов

3.4.3. Влияние фракций яда скорпиона на функциональные свойства маутнеровских нейронов

3.4.4. Ультраструктурная идентификация клеточной мишени фракций яда скорпиона

3.4.5. Влияние компонентов фракции 6 яда скорпиона на глобулярный актин

3.4.6. Влияние компонентов фракции 9 яда скорпиона на полимеризацию глобулярного актина

3.4.7. Влияние компонентов фракции 9 на филаментозный актин

3.4.8. Влияние пептида 7а, выделенного из яда скорпиона, на морфофункциональные свойства маутнеровских нейронов

Исследование моторной асимметрии золотой рыбки и объемных характеристик маутнеровских нейронов

3.5.1. Изучение моторной асимметрии золотой рыбки

3.5.2. Изучение объемных характеристик маутнеровских нейронов при асимметрии моторного поведения золотой рыбки

3.5.3. Изучение моторной асимметрии рыбок и структурной асимметрии маутнеровских нейронов при изменении сенсорного притока и действии полимеризующего актин пептида 7а из яда скорпиона

Введение Диссертация по биологии, на тему "Морфологические корреляты функциональной пластичности маутнеровских нейронов"

По существующим представлениям адаптация и память, важнейшие функции мозга, обеспечиваются модификациями межнейронных связей. Эти модификации сопровождаются структурными изменениями в синапсах, что является предметом изучения функциональной нейроморфологии (Бабминдра и др., 1990). Чрезвычайная гетерогенность и численность клеточного состава мозга затрудняет получение данных о роли отдельных клеток в функционировании ансамблей нейронов и побуждает искать объекты, организованные морфологически просто; с такими же механизмами адаптации как в нервной системе высших животных; с функцией, проявляемой в поведении и доступной четкому определению на клеточном уровне.

Таким уникальным объектом являются маутнеровские нейроны (МН) низших позвоночных, наиболее изученные парные нервные клетки головного мозга (Stefanelli, 1951; Сахаров, 1961; Diamond, Huxley, 1971; Мошков, 1985; Zottoli, Faber, 2000; Szabo et al., 2007). Преимущества МН связаны с их свойствами: большим размером; разделением зрительного и статоакустического входов на вентральном и латеральном дендритах; наличием электрического и химического типов межклеточной коммуникации. Эти нейроны предоставляют исключительную возможность исследовать морфологические изменения при различных сенсорных и фармакологических воздействиях, структурные признаки модификации функции под влиянием повторной сенсорной или электрической стимуляции, рассматриваемых как следы памяти. Считается, что памятный след может проявляться как «количественное изменение» (рост числа отростков, синапсов) или как «качественное изменение» в уже существующих нейронах и синапсах (Виноградова, 2000; Thompson, 2000).

Ультраструктурные механизмы адаптации и памяти принято объяснять через центральное понятие - свойство пластичности или долговременной изменчивости нейронов (Конорски, 1970), необходимое для выживания организма. Существенно, что пластичность МН проявляется в адаптации, естественной формы памяти, и в условиях длительной потенциации, модельной ее формы (Мошков и др., 2003). Оба феномена реализуются на синаптическом уровне. Согласно предложенной гипотезе (Мошков, 1985), адаптация МН к длительной стимуляции достигается через сокращение площади проводящей части - активной зоны - в химических синапсах, величина которой регулируется десмосомоподобными контактами при изменении состояния примебранного цитоскелетного белка актина. Проблема цитоскелетной регуляции эффективности синаптической передачи изучена недостаточно и нуждается в дополнительной разработке, а сама гипотеза - в проверке. Актуальность таких исследований несомненна. Они приближают объяснение высших функций мозга активностью нервных клеток, делают реальной морфологическую диагностику функционального состояния нейронов и синапсов, помогают в поиске путей коррекции возникших изменений и патологий.

Еще одна проблема функциональной нейроморфологии, где использование МЫ перспективно - исследование морфологических признаков латерализации мозга, проявляемой в поведении животного. Зеркальная симметрия в расположении двух клеток и функциональные свойства дают возможность изучать их роль не только в инициации реакции избегания (Zottoli, 1977; Nissanov et al., 1990; Eaton et al., 2001; Korn, Faber, 2005), но и в осуществлении спонтанных поворотов тела рыбки (ориентировочной реакции) и в латерализации свободного поведения. Ранее о существовании моторной асимметрии у рыбок вообще не предполагали.

Цель и задачи исследования

Цель работы состояла в определении вызванных сенсорной стимуляцией и фармакологическим воздействием морфологических изменений, которые можно рассматривать как структурные элементы механизмов регулирования интегративной деятельности маутнеровских нейронов, проявляемой в поведении золотой рыбки. Особое внимание мы уделяли участию цитоскелетного актина в регуляции эффективности химической синаптической передачи и в интеграции различных синаптических влияний. Центральным вопросом было выяснение роли маутнеровских нейронов в осуществлении специфической формы спонтанного поведения рыбки.

Основные задачи:

1. Исследовать структурные характеристики функциональных состояний МН при деафферентации и естественной стимуляции вестибулярного аппарата, а также аппликации на них колхицина и блокаторов химических синапсов, в том числе фаллоидина. 7

2. Изучить структуру специализированных контактов в синапсах адаптированных МН под действием цитохалазина D и этанола, деполимеризующих актин.

3. Разработать методологию исследования различных функциональных состояний одних и тех же МН по поведению золотой рыбки, по амплитуде электрического ответа in vitro, по их ультраструктуре.

4. Определить адекватность прямого и непрямого методов оценки функциональной активности МН in vivo и in vitro.

5. Разработать и реализовать подход к выявлению в ядах членистоногих биологически активных веществ, обладающих цитоскелетным действием.

6. Провести морфофункциональные исследования МН под действием идентифицированного полимеризующего актин пептида из яда скорпиона.

7. Исследовать моторную асимметрию золотой рыбки и морфологическую асимметрию МН. Определить изменчивость асимметрии под влиянием различных экспериментальных воздействий.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Тирас, Надежда Романовна

ВЫВОДЫ

1. Показано, что десмосомоподобные контакты химических возбуждающих синапсов МН под воздействием фаллоидина, полимеризующего актин или цитохалазина Э, деполимеризующего его, соответственно увеличивают или уменьшают свои размеры. Одновременно реципрокно с ними уменьшаются размеры активных зон, мест секреции медиатора. Данные свидетельствуют о том, что десмосомоподобные контакты состоят из актина, и дают основание рассматривать эти структуры как цитоскелетное звено, регулирующее синаптическую эффективность.

2. Разработан подход к исследованию активности МН по поведению золотой рыбки и по амплитуде вызванного ответа в переживающем срезе продолговатого мозга. Его применение впервые показало, что активность МН, определяемая по поведению, прямо коррелирует с уровнем электрической активности и, следовательно, может служить адекватным неинвазивным способом оценки их функционального состояния в хронических экспериментах.

3. Скрининг яда черного скорпиона, его фракций и субфракций, проводимый на организменном (поведение), клеточном (электрическая активность), ультраструктурном (синапсы и синаптические контакты) и молекулярном (взаимодействие выделенного актина с веществом) уровнях, позволил идентифицировать пептиды, полимеризующие или деполимеризующие цитоскелетный актин.

4. Определено, что ультраструктурные признаки длительной депрессии афферентных химических синапсов МН, вызванные вестибулярной

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что адаптация, естественная модификация функции МН, вызванная тренировочной стимуляцией и длительная депрессия химической передачи, модельная форма пластичности, вызванная фармакологическими воздействиями, основаны на едином механизме преобразования цитоскелетного актина.

Для обоснования этого заключения потребовалось разработать комплекс специфических методов и подходов к изучению МН. Он включает оценку функционального состояния МН по поведению рыбки; тестирование электрической активности в переживающих фрагментах мозга; прицельную аппликацию на МН физиологически активных веществ, специфично меняющих состояние нейрона; выделение из яда скорпиона и идентификацию актин-полимеризующего вещества с последующим его использованием как молекулярного инструмента воздействия на нейрональный актин.

В результате экспериментально доказана ранее выдвинутая гипотеза (Мошков, 1985) о том, что актин-содержащие десмосомоподобные контакты в афферентных синапсах МН являются структурами, которые регулируют размер активных зон и тем самым управляют эффективностью синаптической передачи. На участие актина, одного из главных компонентов цитоскелета МН, в адаптации указывают данные по морфофункциональной устойчивости нейронов к электрической или естественной стимуляции на фоне действия пептидов, полимеризующих актин (Тирас и др., 2002, 2003).

В основе резистентности лежит появление полимерного актина в цитоплазме в виде пучков нитей, а в химических и смешанных синапсах - в виде гипертрофии десмосомоподобных контактов. В этом смысле показательно, что тонкое воздействие на десмосомоподобные контакты пептида 7а, который высоко специфично полимеризует актин, приводит к адаптации МН (Тирас и др., 2006). Однако высокая активность МН не может быть объяснена депрессией химической передачи, которая лежит в основе адаптации. При индукции такой депрессии фаллоидином функция МН необратимо угнетается.

Оказалось, что, несмотря на снижение функциональной активности химического афферентного входа при адаптации, высокий интегральный уровень активности МН сохраняется из-за реципрокного повышения эффективности другого, электротонического входа, осуществляемого в смешанных синапсах. Их проводимость усиливается вследствие дополнительного образования в щели десмосомоподобных контактов актиновых мостиков (Тирас и др., 2006), структурного признака длительной потенциации (Дзебан и др., 2003; Мошков и др., 2003; Павлик и др., 2003; Безгина и др., 2007). Оба механизма сопряжены, надёжны и эффективны, поскольку имеют единую основу - актиновый компонент цитоскелета. Мы предполагаем, что такая тонкая регулировка баланса возбудимости нейронов, компенсирующая снижение активности в одном локусе ее усилением в другом, является подлинной причиной того, что до сих пор не удается зарегистрировать существование модельных форм памяти в естественных функциональных модификациях мозга, связанных с обучением (Abbot, Nelson, 2003).

2. Доказано, что в основе функциональной асимметрии головного мозга лежат морфологические различия между зеркально расположенными нейронами правой и левой его частей. В случае изменения функциональной асимметрии наблюдаются коррелятивные структурные изменения.

Моторная асимметрия наиболее ярко проявляется в поведении животных и поэтому часто используется в качестве модели для изучения различных аспектов функциональной асимметрии мозга. При рассмотрении ее возможных анатомических признаков в качестве адекватного объекта рыбки, как правило, вообще не рассматриваются (Бианки, 1985; Vallortigara, 2000; Salas et al., 1998; Фокин, 2004). По-видимому, это связано с отсутствием данных о существовании у них моторной асимметрии в исследованиях, проведенных ранее (Kleerkoper et al., 1969) и в разрозненных, статистически недостоверных и скорее описательных результатах исследований последних лет (Bisazza et al., 1998; 2001; Nepomnyashchikh, 2006).

Исследуя в рамках этой проблемы поведение мальков золотой рыбки, мы впервые обнаружили у них стойкое индивидуально выраженное предпочтение спонтанного изменения направления движения вправо или влево при свободном движении. Более того, впервые обнаружена строгая корреляция между моторной асимметрией и асимметрией в строении правого и левого маутнеровского нейрона, причем более крупный нейрон доминирует в инициации поворота. Существование тесной корреляции между размером нейрона и определенным уровнем его активности развивает представление о морфофункциональной основе формирования и хранения памяти в нейронах при рассмотрении количественных и качественных ее аспектов (Виноградова, 2000; Thompson, 2000).

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Тирас, Надежда Романовна, Пущино

1. Артюхина Н.И. Структурно-функциональная организация нейронов и межнейронных связей М., «Наука», 1979.

2. Алексеенко C.B. О структурной обусловленности функциональной межполушарной асимметрии мозга. В кн.: Функциональная межполушарная асимметрия, под ред. В.Ф. Фокина, М., Научный мир, 2004, с. 205-213.

3. Бабминдра В.П., Новожилова А.П., Брагина Т.А. и др. Структурные основы регуляции чувствительности нейронов. 1998, Морфология, 114, 6, 22-27.

4. Бабминдра В.П., Батуев A.C., Брагина Т.А. Структурные основы модификации межнейронных взаимодействий. В сб. «Ультраструктура и пластичность нейронов», Пущино, 1990, 3-9.

5. Безгина Е. Н., Мошков Е. Н., Савельева JI. Н. и др. Реакция эндоплазматического ретикулума на частичную денервацию Маутнеровских нейронов головастиков шпорцевой лягушки. Цитология, 2000, 42, 5, 508-515.

6. Белки и пептиды. М., Наука, 1995, т.1., гл.2, под ред.В.И. Иванова и В.М. Липкина.

7. Белоус A.M., Землянских Н.Г. Молекулярная динамика белков цитоскелета в норме и при воздействии температурно-осмотических факторов. Проблемы криобиологии, 1994,1, 14-23.

8. Бианки В.Л. Асимметрия мозга животных. Ленинград, Наука, 1985, 295 с.

9. Бианки В.Л. Механизмы парного мозга. Ленинград, Наука, 1989, 295 с.

10. Боголепов H.H. Ультраструктура синапсов в норме и патологии. М., «Медицина». «Медицина», 1975.

11. Боголепов H.H., Пушкин A.C., Черносвитова В.А. и др. Количественная характеристика ультраструктурных изменений аксодендритических синапсов под влиянием столбнячного токсина. Архив анат. гистол. и эмбриол., 1977, 72, 11,30-37.

12. Браун А.Д., Моженок Т.П. Неспецифический адаптационный синдром клеточной системы Л., Наука, 1987,230 с.

13. Бродский В.Я., Урываева И.В. Клеточная полиплоидия. Пролиферация и дифференцировка. М, Наука, 1981.

14. Василевский A.A., Козлов С.А. и др. Синтетический аналог антимикробных пептидов из яда среднеазиатского паука Lachesana tarabaevi. Биоорг. Химия, 2007,33 (4), 405-412.

15. Васильев Ю.М. Реорганизация цитоскелета как основа морфогенеза. Онтогенез, 2007, 38,2, 120-125.

16. Ведерникова Е.А., Максимов A.B., Негуляев Ю.А. Функциональные свойства и цитоскелетзависимая регуляция натриевых каналов в плазматической мембране лейкозных клеток. Цитология, 1997, 39(12), 1142-1151.

17. Виланд Т., Фаулыптих X. Итоги и перспективы развития биоорганической химии и молекулярной биологии. М. Наука. 1978, 96-110.

18. Виноградова О.С. Нейронаука конца второго тысячелетия: смена парадигм. ЖВНД, 50, 5, 743-774.

19. Волкова Т.М., Дулубова И.Е., Тележинская Н.И. и Гришин Е.В. Токсические компоненты яда среднеазиатского скорпиона Orthohirus scrobiculosus. Биоорган, химия, 1984, 10, 8, 1100-1108.

20. Гайер Г. Электронная гистохимия. М., «Мир», 1974.

21. Геодакян В.А. Асинхронная асимметрия. Журн. высш. нервн. деят. 1993, 43, 3, 543561.

22. Глейзер С.И. Функциональная дисимметрия поведения у рыб. Журн. высш. нервн. деят. 1981,31,2, 431-434.

23. Горгиладзе Г.И., Самарин Г.И., Брянов И.И. Межлабиринтная асимметрия, вестибулярная дисфункция и космическая болезнь движения. Космическая биология и космическая медицина, 1985,20,6,19-31.

24. Дзебан Д.А., Мухтасимова Н.Ф., Павлик Л.Л., Мошков Д.А. Ультраструктура десмосомоподобюных контактов смешанных синапсов маутнеровских нейронов при долговременной потенциации. Морфология, 2003, 123,2, 33-38.

25. Доброхотова Т.А, Брагина H.H. Методологическое значение принципа симметрии в изучении функциональной организации человека. В кн.: Функциональная межполушарная асимметрия, под ред. В.Ф. Фокина, Научный мир, Москва, 2004, 15-46.

26. Дьячкова JI.H. Функциональная морфология и классификация межнейронных синапсов. ДАН, 1978, 241, 5, 1200-1203.

27. Ионтов A.C. Электронномикроскопическое исследование синапсов клеток переднего рога спинного мозга после электрического раздражения. Архив анатомии, гистол. и эмбриол., 1974, 67, 11, 14-18.

28. Жердев Г.В., Мошков Д.А., Белозерцев Ю.А., Тирас Н.Р. Влияние изонитрозина и вестибулярной стимуляции на сому и дендриты маутнеровских нейронов. Цитология, 1991, 33, 8, 20-32.

29. Клячко H.JI. Биологическая подвижность и полимеризация актина. Соросовский образовательный журнал, 2000,6,10, 5-9.

30. Костюк П.Г. Ионы кальция как вторичные посредники в нервной клетке. Ж. Эволюц. Биохим. и физиол., 1992, 28, 2, 150-155.

31. Крыжановский Г.Н., Поздняков О.М., Полгар A.A. Патология синаптического аппарата мышцы. М., Медицина, 1974.

32. Коваленко В.А., Пашков В.Н., Гришин Е.В. Биоорганическая химия. 1981, 7, 1828 -1837.

33. Конорски Ю. Интегративная деятельность мозга. М., Мир, 1970.

34. Корнеева Т.Е., Меркулова О.С. Структурные изменения в синапсах при их неупотреблении. ДАН, 1978,240,1, 235-236.

35. Косицын Н.С. Микроструктура дендритов и аксодендритических связей в центральной нервной системе. М, «Наука», 1976.

36. Кураев Г.А., Соболева И.В., Сороколетова Л.Г. Формирование функциональной межполушарной асимметрии мозга в динамике обучения. В кн.: «Функциональная межполушарная асимметрия», под ред. В.Ф. Фокина, Научный мир, Москва, 2004, с. 191-204.

37. Кэндел Э. Клеточные основы поведения. М., «Мир», 1980

38. Лима-де-Фариа А. Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функции. М, «Мир», 1991,455 с.

39. Манина A.A. Ультраструктурные изменения и репаративные процессы в центральной нервной системе при различных процессах. Л., «Наука», 1971.

40. Манина A.A. Ультраструктурные основы деятельности мозга. Л. Медицина, 1976.

41. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. М, «Медицина», 1988,256с.

42. Михеева И.Б., Тирас Н.Р., Мошков Д.А. и др. Десмосомоподобные контакты Маутнеровских нейронов как мишени действия яда скорпиона. Цитология, 2000, 42, 7, 635-646.

43. Моженок Т.П., Розанов Ю.М., Соловьева JI.B. и др. Влияние некоторых агентов на слияние лизосом с фагосомами и на содержание Ф-актина в перитонеальных макрофагах мышей. Цитология, 1992, 34, 11/12, 84-92.

44. Мошков Д.А., Тирас Н.Р., Мирошников А.И. Изучение ультраструктуры Маутнеровских нейронов рыб после действия апамина. ДАН СССР. 1979, 245, 4, 1014-1016.

45. Мошков Д. А., Масюк JI. Н. 1981. Аккомодационные изменения синалтических контактов при длительной адаптации нейрона к экстремальной стимуляции. Цитология. 23 (4): 360-367.

46. Мошков Д.А., Подольский И .Я., Кашапова JI.A., Тирас Н.Р. и др. Количественная характеристика двигательной активности золотых рыбок Carassius auratus как возможный индикатор состояния маутнеровских нейронов. Ж. эволюц. биохим. физиол., 1982, 2, 155-160.

47. Мошков Д.А., Тирас Н.Р., Потемкин В.В. Влияние фаллоидина и длительной сенсорной стимуляции на ультраструктуру маутнеровских нейронов золотой рыбки. Цитология, 1984, 26, 12, 1351-1356.

48. Мошков Д.А. Адаптация и ультраструктура нейрона. Москва, Наука, 1985, 200 с.

49. Мошков Д.А., Тирас Н.Р. Различия цитоскелета в тормозных и возбуждающих синапсах. Цитология, 1987, 29, 2, 156-160.

50. Мошков Д.А., Мавлютов Т.А., Савельева J1.H. и др. Исследование Маутнеровских нейронов мальков золотой рыбки методом замораживания-скалывания. Разработка методики. Цитология, 1997, 39, 4\5, 267-272.

51. Мошков Д.А., Тирас Н.Р., Павлик JLJI. и др. Структурные различия между десмосомоподобными контактами в афферентных химических и смешанных синапсах Маутнеровских нейронов золотой рыбки. Морфология, 2001, 120, 4, 30-35.

52. Непомнящих В.А., Гремячих В.А. Связь между структурой траектории и асимметрией выбора направления движений у тиляпий Oreochromys mossambicus Peters (Cichlidae). Журнал общей биологии, 1993, 54, 5, 619-626.

53. Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу, М, «Едиториал УРСС», 2003.

54. Павлик Л.Л., Тирас Н. Р., Мошков Д. А. Актин в маутнеровских нейронах золотых рыбок после действия фаллоидина и адаптации к длительной стимуляции. Цитология, 1997а, 39, 12, 1109-1115.

55. Павлик Л.Л., Тирас Н.Р., Пахотина И.Д. и др. Индукция и длительное сохранение потенциации электрических ответов маутнеровских нейронов золотой рыбки во фрагментах продолговатого мозга, инкубируемых in vitro. Цитология, 19976, 39, 7, 541-545.

56. Павлик Л.Л., Тирас Н. Р., Мошков Д. А. Экспериментально вызванная деполимеризация актина разрушает адаптивное состояние нейрона. Морфология. 1998,114 (4), 24-27.

57. Павлик Л.Л., Тирас Н.Р., Пахотина И.Д. и др. Влияние цитохалазина D на структуру смешанных синапсов и их электротоническую проводимость. Цитология, 1999, 41,7, 590-597.

58. Павлик Л.Л., Тирас Н.Р., Мухтасимова Н.Ф. и др. Участие актина в электротонической проводимости смешанных синапсов маутнеровских нейронов золотой рыбки. Морфология, 2003, 123, 1,41-47.

59. Павлик Л.Л Ультраструктурные признаки измененного функционального состояния синаптической передачи. Автореф. Докторской дисс., Пущино, 2004.

60. Петруняка В.В., Костенко М.А. Структурно-функциональные особенностикальцийсвязывающих систем нейронов моллюсков. Ультраструктура нейронов и фармакологические воздействия. Пущино, 1981, 120-127.

61. Питере А., Палей С., Уэбстер Г. Ультраструктура нервной системы. 1972, М., «Мир»,

62. Санталова И.М., Мошков Д.А., Мавлютов Т.А. Особенности морфофункциональной реабилитации Маутнеровских нейронов после утомления. Цитология, 2000, 42, 4,351-357.

63. Сахаров Д.А. Гигантские нейроны Маутнера. Успехи соврем, биологии, 1961, 52, 1, 4, 112-124.

64. Селье Г. На уровне целого организма. М., «Наука», 1972.

65. Сепп Е.К. История развития нервной системы позвоночных. М., Медгиз, 1943.

66. Сорокина Н.Д., Селицкий Г.В., Косицын Н.С. Нейробиологические аспекты функциональной асимметрии полушарий при депрессии. Успехи физиол. наук. 2005, 36,2, 84-93.

67. Стикс Г. Токсин-анальгетик. В мире науки. 2005, июль.

68. Тирас Н.Р., Безгина E.H., Мошков Д.А. Синапсы с различной структурой синаптического контакта. Цитология, 1988, 30, 3, 342-345.

69. Тирас Н. Р., Жердев Г. В., Мошков Д. А. 1995. Ультраструктура маутнеровских нейронов рыб, адаптируемых к длительной стимуляции при воздействии этанола. Цитология. 37 (5-6), 430-439.

70. Тирас Н. Р., Михеева И. Б., Мошков Д. А. и др. 1998. Яд среднеазиатского черного скорпиона защищает маутнеровские нейроны от повреждающего действия длительной стимуляции. Морфология, 1998, 113, 1, 100-104.

71. Тирас Н.Р., Михеева И.Б., Мошков Д.А. и др. Маутнеровские нейроны рыб как тест-объект для скрининга ядов членистоногих. Докл. РАН. 1999, 364, 1, 123-125

72. Тирас Н.Р., Михеева И.Б., Мошков Д.А. и др. Яд скорпиона содержит физиологически активные соединения, влияющие на состояние нейронального актина. Докл. РАН, 1999, 368, 3, 416-419.

73. Тирас Н.Р., Михеева И.Б., Пахотин П.И. и Мошков Д.А. Морфофункциональные изменения адаптированных маутнеровских нейронов золотых рыбок при длительной ортодромной стимуляции слухового нерва in vitro. Морфология. 2003, 122, 6, 19-24.

74. Тирас Н.Р., Мошков Д.А. Поведенческое и ультраструктурное исследование влияния аппликации колхицина на маутнеровские нейроны золотой рыбки Carassius auratus. Ж. эволюц. биох.и физиол.,1978,14, 5,486-491.

75. Тирас Н.Р., Мошков Д.А., Пальмбах JI.P. Изучение структуры маутнеровских нейронов рыб, развивающихся из икры в условиях длительного космического полета. В кн.: «Успехи космической биофизики», Пущино, 1978, с. 69-77.

76. Тирас Н.Р., Мошков Д.А. Электронно-микроскопическое исследование нарушения тормозной передачи в афферентных связях маутнеровских нейронов. Цитология. 1979, 27, 1,40-45.

77. Тирас Н.Р., Мошков Д.А. Ультраструктура афферентных тормозных и возбуждающих синапсов Маутнеровских нейронов. Цитология, 1987, 29, 2, 156-160.

78. Тирас Н.Р., Павлик JI.J1., Мошков Д.А. Выявление актина и особенности организации цитоскелета в маутнеровских нейронах золотой рыбки. Цитология, 1990, 32, 4, 352-358.

79. Тирас Н. Р., Потемкин В. В., Мошков Д. А. 1990. Действие каиновой кислоты на маутнеровские нейроны адаптированных и неадаптированных рыб. Цитология, 32 (8), 795-800

80. Тирас Н.Р., Удальцов С.Н., Михеева И.Б. и др. Морфофункциональные изменения инкубируемых маутнеровских нейронов золотых рыбок под влиянием пептидов из яда скорпиона. Морфология. 2003, 123, 3, 40-45.

81. Тирас Н.Р., Удальцов С.Н., Михайлова Г.З., Мошков Д.А. Выявление с помощью электронной микроскопии в яде скорпиона пептидов, взаимодействующих с актином. Биологические мембраны, 2003, 20, 1, 73-77.

82. Удалова Т.П. и Карась А.Я. Асимметрия направления движения у беспозвоночных. В кн.: «Функциональная межполушарная асимметрия», под ред. В.Ф. Фокина. М., Научный мир, 2004, 163-178.

83. Фокин В.Ф. Эволюция центрально-периферической организации функциональной межполушарной асимметрии. В кн.: Функциональная межполушарная асимметрия, под ред. В.Ф. Фокина, М., Научный мир, 2004, 47-79.

84. Хайнд Р. Поведение животных. М., «Мир» 1975, 855 с.

85. Харитонова М.А., Левина Э.М., Ровенский Ю.А. Цитоскелетный контроль регуляции длины клеток. Онтогенез, 2002,33,1, 50-59.

86. Хоперская O.A. Амфибии. Методы биологии развития. М., Наука, 1974, 161-185.

87. Чернов Ю.В., Чепурнов С.А., Чепурнова Н.Е. Возможная роль синаптических везикул в новообразовании функционирующих синапсов. Цитология, 1874, 16, 8, 1025-1027.

88. Черноситов А.В., Орлов В.И. Функциональная асимметрия мозга и неспецифическая резистентность. В кн.: Функциональная межполушарная асимметрия, под ред. В.Ф. Фокина, М., Научный мир, 2004, 444-480.

89. Шейман И.М., Зубина Е.В., Бианки B.J1. Явления функциональной асимметрии у планарий. В кн.: Функциональная межполушарная асимметрия, под ред. В.Ф. Фокина, М., Научный мир, 2004,179-190.

90. Янюшина Г.В., Потемкин В.В., Мошков Д.А. Нейрохимическое исследование срезов мозга с Маутнеровскими нейронами золотой рыбки при адаптации к повторяющейся стимуляции. Цитология, 1990, 32, 1, 34-40.

91. Abbot L.E., Nelson S.B. Synaptic plasticity: taming the best. Nature Neurosci., 2003, 3, 1178-1183.

92. Ahern K.V.B., Lusting H.S., Greenberg D.A. Enhancement of NMD A toxicity and calcium responses by chronic exposure of cultured cortical neurons to ethanol. Neurosci Lett 1994, 165,211-214.

93. Aizawa H, Goto M, Sato T, Okamoto H. Temporally regulated asymmetric neurogenesis causes left-right difference in the zebrafish habenular structures. Dev Cell. 2007, 12(1), 87-98.

94. Alcana R.L., Finn D.A., Galleisky G.G. et al. Ethanol withdrawal in mice precipitated and exacerbated by hyperbaric exposure. Science 1985, 229, 772-774.

95. Allison D.W., Gelfand V.I., Spector I., Craig A.M. Role of actin in anchoring postsynaptic receptors in cultured hippocampal neurons: differential attachment of NMD A versus AMPA receptors. J. of Neurosci., 1998, 1, 18(7), 2423-2436.

96. Ampatzis K, Dermon CR. Sex differences in adult cell proliferation within the zebrafish (Danio rerio) cerebellum. Eur J Neurosci. 2007, 25(4), 1030-1040.

97. Andrew R.J. The nature of behavioural lateralization in the chick. In Andrew, R.J., ed. Neural and behavioural plasticity. The use of the chick as a model. Oxford: Oxford University Press, 1991, 536-554.

98. Aramaki S, Hatta K. Visualizing neurons one-by-one in vivo: optical dissection and reconstruction of neural networks with reversible fluorescent proteins. Dev Dyn. 2006, 235(8), 2192-2199.

99. Babbini M, Jones B.L, Alkana R.L. Effects of post-training ethanol and group housing upon memory of an appetitive task in mice. Behav and Neural Biol 1991, 56, 32-42.

100. Bai R., Taylor G.F., Schmidt J.M. et al. Interaction of dolastatin 10 with tubulin: induction of aggregation and dinding and dissociation reactions. Mol. Pharmacol., 1995, 47 (5), 965-976.

101. Bartelmez G.W. Mauthners cell and the nucleus motorius tegmenti. J. Comp. Neur., 1915, 25, 87-128.

102. Baumgarten R., Simmonds R., Rayol R., Carriot O. Effects of prolonged veightlessness on the swimming pattern pf fish aboard Skylab-3. Aviation, Space and Environmental Med., 1975,46, 902-906.

103. Bennett M.V.L., Godenough D.A. Gap junctions. Neurosci. Res. Progr. Bull., 1979, 16, 373-485.

104. Billings S.M., Swartz F.J. DNA content of Mauthnar cell nuclei in Xenopus laevis: a spectrophotometric study. Z. Anat. Entwickl. Gesch, 1969, 129, 14-23.

105. Bisazza A., Vallortigara G. Rotational bias in mosquitofish (Gambusia hoolbrooki): the role of lateralization and sun-compass navigation. Laterality, 1996, 1,2, 161-175.

106. Bisazza A., Cantalupo C., Robins A., Rogers L., Vallortigara G. Right-pawedness in toads. Nature, 1996, 379,408.

107. Bisazza A., Vallortigara G. Rotational swimming preferences in mosquitofish (Gambusia holbrooki): Evidence for brain lateralization? -Physiology and Behavior, 1997, 62, 1405-1407.

108. Bisazza A., Rogers L.J., Vallortigara G. The origins of cerebral asymmetry: a review of evidence of behavioural and brain lateralization in fishes, amphibians, and reptiles. Neurosci Biobehav Rev., 1998,22,411-426.

109. Bodian D. The structure of the vertebrate synapses. A study of the axon endings on mauthner cell and neighboring centers in the goldfish. J. Comp. Neurol., 1937, 68, 117-159.

110. Bodian D. Synaptic diversity and characterization by electron microscopy. In: "Structure and function of synapse", ed. By Pappas D. And Purpura D., Raven Press, N-Y, 1972, 45-65.

111. Bradshaw J.L., Rogers L.J. The evolution of lateral asymmetries, language, tool use, and intellect. New York: Academic Press; 1993.

112. Bray D., Thomas G. Unpolimerized actin in fibroblasts and brain. J.Mol.Biol., 1976, 105, 527-544.

113. Bruzzone R., White T.W. and Goodenough D.A. The cellular internet: on-line with connexins. BioEssays, 1996,18, 709-718.

114. Bubb M.R., Senderowicz A.M., Sausville E.A., Duncan K.L. and Korn E.D. Jasplakinolide, a cytotoxic natural product, induces actin polymerization and competitively inhibits the binding of phalloidin to F-actin. J. Biol. Chem. 1994. 269, 14869-14871.

115. Burgos M.H., Goda M., Inoue S. Fertilization-induced changes in the fine structure of stratified Arbacia eggs. II. Observations with electron microscopy. Biol. Bull., 2000, 199, 2,213-214.

116. Canfield J.G., Rose G.J. Activation of Mauthner neurons during prey capture. J. Comp. Physiol. A, 1993,172,611-618.

117. Canfield J.G. Nemporal constraints on visually directed C-start responses: behavioral and physiological correlates. Brain Behav. Evol., 2003, 61, 148-158.

118. Canfield J.G. Functional evidence for visuospatial coding in the Mauthner neuron. Brain Behav Evol. 2006, 67, 4,188-202.

119. Canfield J.G., Eaton R.C. Swimbladder acoustic pressure transduction initiated Mauthner -mediated escape. Nature, 1990, 347-760-762.

120. Cantiello H.F., Stow J.L., Prat S.G., Ansiello D.A. Actin filaments regulate epithelial Na+ channel activity. Amer. J. Physiol., 1991, 261, 882-886.

121. Celio V.R., Gray E.G., Yasargil G.M. Ultrastructure of the Mauthner axon collateral and its synapses in the goldfish spinal cord. J. of Neurocyt., 1979,1,1, 19-29.

122. Chilcote T.J., Siow Y.L. et al. Synapsin Ha bundles actin filaments. J. Neurochem., 1994, 63,4, 1568-1571.

123. Chin JH, Goldstein DV. Drug tolerance in biomembranes: a spin label study of the effects of ethanol. Science, 1977, 196, 684-685.

124. Chin JH, Parsons LM, Goldstein DY. Increased cholesterol content of erythrocyte and brain membranes in ethanol-tolerant mice. Biochem Biophys Acta 1978, 513, 358363.

125. Cantalupo C., Bisazza A., Vallortigara G. Lateralization of predatorevasion response in a teleost fish (Girardinus falcatus). Neuropsychologia, 1995, 33, 1637-1646.

126. Carlson J.N., Fitzgerald L.W., Keller Jr. R. W., Glick S.D. Lateralized changes in prefrontal cortical dopamine activity induced by controllable and uncontrollable stress in the rat. Brain Res., 1993, 630, 178-187.

127. Capogna M., Gahwiler B.N., Thompson S.M. Calcium-independent actions of a-latrotoxin on spontaneous and evoked synaptic transmission in the hippocampus. J. Neurophysiol., 1996, 76, 5, 3149-3158.

128. Cestele S., Borchani L., El Ayeb M., Rochat H. Bot IT2.: a new scorpion toxin to study receptor site on insect sodium channels. FEBS Letters, 1997, 405, 77-80.

129. Cestele S., Gordon D. Depolarization differentially affects allosteric modulation by neurotoxins of scorpion a-toxin binding on voltage-gated sodium channels. J. Neurochem., 1998, 70, 3, 1217-1226.

130. Colonnier M., Guillery R.W., Synaptic organization in the lateral geniculate nucleus of the monkey. Z. Zellforsh. Mikrosc. Anat., 1964, 62, 333-355.

131. Cochran S., Hackett J., Brown D. The anuran Mauthner cell and its synaptic bed. Neuroscince, 1980, 5, 1629-1646.

132. Concha M.L., Wilson S.W. Asymmetry in the epithalamus of vertebrates. J.Anat., 2001, 199, 1-2, 63-84.

133. Cooper J.A. Effect of cytochalasin and phalloidin on actin. J. Cell Biol. 1987, 105, 14731478.

134. Corzo G., Escoubas P., Villegas E., Barnham K.J., He W., Norton R.S., Nakajima T. Characterization of unique amphipatthic antimicrobial peptides from venom of the scorpion Pandinus imperator. Biochem. Society, 2001, 359, 35-45.

135. Cramer L.P. Role of actin filament disassembly in lamellipodium protrusion in motile cells revealed by the drug jasplakinolide. Current Biol. 1999, 9,1095-1105.

136. Crews P., Manes L. and Boehler M. Jasplakinolide, a cyclodepsipeptide from the marine sponge Jaspise sp. Tetr. Hedrn. Lett. 1986,27,2797-2800.

137. Cristofanilli M., Akopian A. Calcium channel and glutamate receptor activities regulate actin organization in salamander retinal neurons. J Physiol. 2006, 575(2), 543-554.

138. Csillik B., Fazakas J., Nemcsok J. et al. Effect of pesticide Deltamethrin on the Mauthner cells offish. Neurotoxicology, 2000, 21, 343-352.

139. Davey D.E., Bennett M. Variation in the size of synaptic contracts along developing and mature motor terminal branches. Developmental Brain Res., 1982, 5, 11-12.

140. Dawson D., Reid K. Fatigue, alcohol and performance impairment. Nature 1997, 388,235.

141. Deckel A.W. Laterality of aggressive responses in Anolis.J. Exp. Zool., 1995, 272, 194— 200.

142. Dehesa-Davila M., Ramirez A.N. et al. Structural and functional comparison of toxins from the venom of the Scorpions Centruroides infamatus infamatus, Centruroides limpidus limpidus and Centruroides noxius.Comp. Biochem. Physiol., 1996, 113B, 331-339.

143. Delepierre M., Prochnica-Chalufour A., Possani L.D. A novel potassium channel blocking toxin from the scorpion Pandinus imperator: §!H NMR analysis using a nano-NMR probe. Biochemistry, 1997, 36, 9, 2649-2658.

144. Demerens C., Stankoff B. et al. Induction of mielinization in the central nervous system by electrical activity. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1996, 93,18, 9887-9892.

145. De Saint Jan D., David-Watine B., Korn H., Bregestovski P. Activation of human al and a2 homomeric glicine receptors by taurine and GABA. J. of Neurophysiol., 2001, 535, 741-755.

146. Detwiller S. Further experiments upon the extirpation of Mauthners neurons in amphibian embryos J. Exp. Zool., 1933, 64,415-431.

147. Diamond J. The mauthner cell. In: "Fish physiology", Hoar W. And Kandell D. (eds), Acad.Press, N-Y, 1971, 5, 265-346.

148. Diamond J, Huxley AF. The activation and distribution of GABA and L-glutamate receptors on goldfish Mauthner neurons: an analysis of dendritic remote inhibition. J. Physiol. 1968,194, 669-723

149. Diana G, Valentini G, Travaglione S, Falzano L, Pieri M, Zona C, Meschini S, Fabbri A, Fiorentini C. Enhancement of learning and memory after activation of cerebral Rho GTPases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007, 104(2), 636-641.

150. Dill L.M. 'Handedness' in the Pacific tree frog (Hyla regilla). Can. J. Zool., 1977, 55, 1926-1929.

151. Dildy-Mayfield J.E., Harris R.A. Ethanol inhibits kainate responses of glutamate receptors expressed in Xenopus oocytes: role of calcium and protein kinase C. J. Neurosci. 1995, 15,3162-3171.

152. Dudet L.I., Cheiller P. et al. Pasteurella multocida toxin stimulates mitogenesis and cytoskeleton reorganization in Swiss 3T3 fibroblasts.J. Cellular Physiol. 1996, 68, 173-182.

153. Dudina E.E., Korolkova Y.V., Bocharova N.E. et al. OsK2, a New Selective Inhnbitor of Kv 1.2 Potassium Channels Purified from the venom of the Scorpion Orthochirus Scrobiculosus.-Biochem. and Biophys. Res. Commun., 2001, 286, 841-847.

154. Eaton R., Farley R. Devolopment of the Mauthner neuron in embryos and larvae of the zebrafish Brachydanio rerio. Copeia, 1973, 4, 673-682/

155. Eaton R., Farley R. Mauthner r neuron field potential in newly hatched larvae of the zebrafish. J. Neurophysiol., 1975, 38, 502-512.

156. Eaton R., Bombardieri R., Meyer D. The Mauthner-initiated startle response in teleost fish. J.Exp. Biol. 1977, 66, 65-81.

157. Eaton R., Farley R., Kimmel C., Schabtach E. Functional development in the mauthner cell system of embryos and larvae of the zebrafish. J.Neurobiol., 1977, 8,151-172.

158. Eaton R., Bombardieri R. Behavioral function of the mauthner neuron. In: "Neurobiology of the mauthner cell", Faber D. and Korn H (eds), Raven Press, N-Y, 1978, 221-244.

159. Eaton R.C., Lavender W.A. and Wieland C.M. Identification of Mauthner-initiated response patterns in goldfish: Evidence from simultaneous cinematography and electrophysiology. J. Comp. Physiol., 1981, 144, 521-531.

160. Eaton R.C., Nissanov J., Wieland C.M. Differential activation of Mauthner and non-Mauthner startle circuits in the zebrafish: implications for functional substitution. J. Comp. Physiol. A. 1984, 155, 6, 813-820.

161. Eaton R.C., Nissanov J. A review of Mauthner initiated escape behavior and its possible role in hatching in the immature zebrafish, Brachydanio rerio. Environ. Biol. Fishes, 1985, 12, 265-279.

162. Eaton R.C., Lee R.K., Foreman M.B. The Mauthner cell and other identified neurons of the brainstem escape network of fish. Prog. Neurobiol., 2001, 63, 467-485.

163. Faber D.S., Klee MR. Ethanol suppresses collateral inhibition of the goldfish Mauthner cell. Brain Res. 1976, 104, 347-353.

164. Faber D.S., Korn H. Electrophysiology of mauthner cell: basic properties, synaptic mechanisms and associated networks. In: "Neurobiology of the mauthner cell", Faber D. and Korn H (eds), Raven Press, N-Y, 1978, 47-131.

165. Faiz M. A., Harris J. B., Maltin C. A., Mantle D. Comparison of structural protein and proteolytic enzyme levels in degenerating rat muscle induced by Notechis scutatus venom. Comp. Biochem. Physiol., 1995,110B (1), 241-253.

166. Fallgatter A.J., Roesler M., Sitzmann L. et al. Loss of functional hemispheric asymmetry in Alzheimer's dementia assessed with near-infrared spectroscopy. Cognitive Brain Res., 1997, 6, 67-72.

167. Fernald D.R. Fast body turns in a cichlid fish. Nature, 1975, 258, 226-229.

168. Fifkova E. Actin in nervous system. Brain Res., 1985, 9, 187-215.

169. Fifkova E., Cullen-Docrstader. Calcium distribution in dendritic spines in the dentate fascia varies with age. Brain Res., 1986, 376, 357-362.

170. Flatau G., Lemichez E. et al. Toxin-induced activation of the G protein p 21 Rho by deamidation of glutamine. Nature, 1997. 387, 6634, 729-733.

171. Fletcher M.D., Possani L.D., Fletcher P.L. Morphological studies by light and electron microscopy of pancreatic acinar cells under the effect of Titius serrulatus venom. Cell and Tissue Res., 1994, 278, 2,255-264.

172. Foreman M.B., Eaton R.C. The direction change concept for reticulospinal control of goldfish escape. J. Neurosci., 1993, 13, 4101-4113.

173. Furshpan T.J., Furukawa T. Intracellular and extracellular responses of the several regions of the Mauthner cell. J.Neurophysiol., 1962,25, 732-771.

174. Furukawa T., Ishii Y. Neurophysiological studies on hearing in goldfish. J. Neurophysiol., 1967, 30, 1377-1403.

175. Furukawa K., Mattson M.P. Cytochalasins protect hippocampal neurons against amyloid P-peptide toxicity: evidence that actin depolimerization suppresses Ca2+ influx. J. of Neurochem., 1995,65, 3,1061-1068.

176. Galkin V.E., Orlova A., Lukoyanova N., Wriggers W. and Egelman E.H. Actin depolymeraizing factor stabilizes an existing state of actin and can change the tilt of F-actin subunits. J. of Cell Biol. 2001, 153, 1, 75-86.

177. Garfield and Cardell. Endoplasmic reticulum: routh and smooth. International reviw of cytology. San Diego. Acad. Press, Suppl., 1987.

178. Geiger B, Avnur Z, Volberg T, Volk T. Molecular domains of adherence junction. In: Edelman G, Thiery J-P, eds, The Cell in Contact. New York: Wiley J & Sons, 1985, 461-489.

179. Geiger B, Ginsberg D. The cytoplasmic domain of adherens type junctions. Cell. Motil. Cytoskel., 1991,20, 1-6.

180. Glick S.D., Shapiro R.M. Functional and neurochemical mechanisms of cerebral lateralization in rats. In: Glick, S.D., ed. Cerebral lateralization in nonhuman species. New York: Academic Press, 1985,158-184.

181. Gonzales RA. NMDA receptors exit alcohol research. Trends Pharmacol Sci 1990; 11: 137-139.

182. Goode BL, Eck MJ. Mechanism and function of formins in the control of actin assembly. Annu Rev Biochem., 2007, 76, 593-627.

183. Green A.J. Asymmetrical turning during spermatophore transfer in the male smooth newt, Triturus vulgaris. Animal Behaviour, 1997, 54, 343-348.

184. Gronewold T.M.A., Sasse F. et al. Effects of rhizopodin and latrunculin B on the morphology and on the actin cytoskeleton of mammalian cells. Cell Tissue Res. 1999, 295,121-129.

185. Gurusinghe C.J. and Ehrlich D. Age, sex, and hormonal effects on structural asymmetry of the medial habenular nucleus of the chicken brain. Cell. Tiss. Res., 1985, 240, 149152.

186. Gu"ntu"rku"n O. Adult persistence of head-turning asymmetry.-Nature, 2003, 421, 6924, 711.

187. Habermann E., Cheng-Raude D. Central neurotoxicity of apamin, crotamin, phospholipase A and amanitine. Toxicon, 1975,13, 465-473.

188. Hagler D.J., Goda Y. Synaptic adhesion: the building blocks of memory. Neuron, 1998, 20, 1059-1062.

189. Harwell O.D., Sweeney M.L., Kirkpatrick F.H. Conformation changes of actin during formation of filaments and paracrystals and upon interaction with DNase I, cytochalasin B, and phalloidin. J. of Biol. Chem., 1980,255, 3,1210-1220.

190. Hassler JA, Moran DJ. The effect of ethanol on embryonic actin: a possible role in teratogenesis. Experientia, 1986, 5, 575-577.

191. Hasson A., Shon K.-Y., Olivera B.M., Spira M.E. Alterations of voltage-activated sodium current by a novel conotoxin from the venom of Conus gloriamaris. J. Neurophysiol., 1995, 73, 3, 1295-1302.

192. Hendricks M., Jesuthasan S. Asymmetric innervation of the habenula in zebrafish. J Comp. Neurol. 2007, 502(4), 611-619.

193. Heuser J.E., Reese T.S., Dennis M.J. et al. Synaptic vesicle exocytosis captured by quick freezing and correlated with quantal transmitter release. J. Cell Biol., 1979, 81, 275300.

194. Hill A.J. Teraoka H., Heideman W., Peterson R. Zebrafish as model vertebrate for investigating chemical toxicity. Toxicological sciences, 2005, 86, 1,6-19.

195. Hobert O., Johnston Jr. R.J. and Chang S. Left-right asymmetry in the nervous system: the Caenorhabditis Elegans model. Nature reviews, 2002, 3, 4, 629-640.

196. Hong S-Y., Lee H., You W-K. et al. The snake venom disintegrin salmosin induces apoptosis by disassembly of focal adhesions in bovine capillary endothelial cells. Biochem.Biophis.Res.Commun., 2003, 302, 502-508.

197. Home EA, Dell'Acqua ML. Phospholipase C is required for changes in postsynaptic structure and function associated with NMDA receptor-dependent long-term depression. J. Neurosci. 2007, 28, 27(13), 3523-3534.

198. Jaravin V., Nolde D., Reibarkh M. et al., Three-demensional structure of toxin osk 1 from Orthochirus scrobiculosus scorpion venom. Biochemistry, 1997, 36, 6, 1223-1232.

199. Jerusalinsky D., Harvey A. L. Toxins from mamba venoms: small proteins with selectivities for different subtypes of muscarinic acetylcholine receptors. Trends Pharmacol. Sci., 1994,15,11, 424-430.

200. Jonas P., Bischofberger J., Sandruhler J. Co-release of two fast neurotransmitters at a central synapse. Science, 1998,281,419-424.

201. Kashapova L.A., Moshkov D.A., Bezgina E.N. Active zones and plasticity of motor nerve terminals. In: Plasticity of Motoneuronal Connections. Elsevier Sci. Pub., 1991, 163173.

202. Kharrat R., Mansuelle P., Sampieri F. et al. Maurotoxin, a four disulfide bridge toxin from Scorpio maurus venom: purification, structure and action on potassium channels. FEBS Lett., 1997, 406,3, 284-290.

203. Kidokoro Y., Yen E. Synaptic contacts between embryonic xenopus neurons and myotubes formed from a rat skeletal muscle cell line. Develop. Biol., 1981, 86, 1, 12-18.

204. Kimmel Ch. B., Schabtach F. Pattering in synaptic knobs which connect with Mauthner's cell (Ambystoma mexicana). J. Compar. Neurol., 1974,156, 49-80.

205. Kimmel Ch. B., Sessions S. K., Kimmel R. J. Morphogenesis and synaptogenesis of the zebrafish Mauthner neuron. J. Compar. Neurol., 1981, 198, 101-120.

206. Kimmel Ch.B., Powell S.L., Kimmel R.J. Specific reduction of development of the Mauthner neuron lateral dendrite after otic capsule ablation in Brachyodanio rerio.-Develop. Biol., 1982,91,2,468-473.

207. Kleerekoper H., Timms A.M., Westlake G.F. et al. Inertial Guidance System in the Orientation of the Goldfish (Carassius auratus). Nature, 1969, 223, 5205,501-502.

208. Korichneva I., Hammerling U. F-actin as a functional target for retro-retinoid: a potential role in anhydroretinol-triggered cell death. J. Cell. Sci., 1999, 112, 2521-2528.

209. Korn H., Faber D. The mauthner cell as a model for multidisciplinary research in neurobiology. In: " Neurobiology of the mauthner cell", Faber D. and Korn H (eds), Raven Press, N-Y, 1978, 271-279.

210. Korn H., Faber D. The Mauthner cell half a century later: a neurobiological model for decision-making? Neuron, 2005, 47, 13-28.

211. Kozlov S., Lipkin A., Nosyreva E. et al. Purification and cDNA cloning of an insecticidal protein from the venom of the scorpion Orthochirus scrobiculosus. Toxicon, 2000, 38,361-371.

212. Krendel M, Gloushankova NA, Bonder EM et al. Myosin-dependent contractile activity of the actin cytoskeleton modulates the spatial organization of cell-cell contacts in cultured epitheliocytes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 17, 96(17), 9666-9670.

213. Kulkarni S.K, Mehta A.K, Ticku M.K Comparison of anticonvulsant effect of ethanol against NMDA, kainic acid and picrotoxin-induced convulsions in rats. Life Sci. 1990, 46, 481-487.

214. McBurney, Neering. Neuronal calcium homeostasis. Trends in Neurosci., 1987, 10, 164169.

215. Macdonald RL. Ethanol, Y-aminobutyrate type A recep-tors, and protein kinase C phosphorylation. Proc Natl Acad Sci 1995, 92, 36333635.

216. McEwen B.S. Effects of adverse experiences for brain structure and function. Biol. Psychiatry, 2000, 48, 721-731.

217. Magazanic L.G. Fedorova Y.M.,Kovalevskaya G.I. et al. Selective presynaptic insectotoxin (alfa-latroinsectotoxin) isolated from black widow spider venom. Neuroscience, 1992,46, 1, 181-188.

218. Martin M-F., Couraud F. Handbook of neurotoxicology. New-York, Marcel Dekker, 1995.

219. McNiven M.A. Dinamin: a molecular motor with pinchase action. Cell, 1998, 94, 2, 151154.

220. Markharm J.A, Fifkova E, Scheetz A. Effect of chronic ethanol consumption on the fine structure of the dentate gyrus in long-sleep and short-sleep mice. Exp. Neurol. 1987; 288, 145-149A.

221. Massey P.V, Bashir Z.I. Long-term depression: multiple forms and implications for brain function. Trends Neurosci. 2007, 30(4), 176-84.

222. Meyhew T.M. Basic stereological relationship for quanti-tative microscopical anatomy-a simple systematic approach. J. Anat., 1979, 129, 95-105.

223. Mironov S.L., Fry G.D., Taylor L. et al. Effects of acute and chronic ethanol treatment on pre- and post-synaptic responses to baclofen in rat hippo-campus. Brain Res. 1991, 560, 84-91.

224. Model P.G., Highstein S.M., Bennett M.V.L. Depletion of vesicles and fatigue of transmission at a vertebrate central synapse. Brain Res., 1975, 98, 209-228.

225. Moshkov D.A., Tiras N.R., Saxon M.Ye. Phalloidin changes the synaptic contacts ultrastructure. Naturwissenschafiten, 1980, 67, 194-195.

226. Moshkov D.A., Santalova I.M. Distribution of calcium pyroantimonate precipitates in Xenotoca Mauthner cells at normal and increased functional activity. Neuroscience, 1995,65,3,917-925.

227. Moshkov D.A., Mukhtasimova N.F., Pavlik L.L. et al. In vitro long-term potentiation of electrotonic responses of goldfish Mauthner cells is accompanied by ultrastructural changes at afferent mixed synapses. Neuroscience, 1998, 87, 3, 591-605.

228. Moshkov D.A., Tiras N.R., Pavlik L.L. et al. Structural differences between desmosome-like contacts in afferent chemical and mixed synapses of Mauthner neurons in the goldfish. Neurosci. and Behav. Physiol., 2003, 32, 5, 471-476.

229. Moulton J.M., Barron S.E. Asymmetry in the Mauthner cells of the goldfish brain. Copeia, 1967, 4, 6, 836-837.

230. Nakajima Y. Fine structure of the synaptic endings on the Mauthner cell of the goldfish. J. Comp. Neurol., 1974, 156, 375-402.

231. Nakajima Y., Kohno K. Fine structure of the mauthner cell: synaptic topography and comparative study. In ""Neurobiology of the mauthner cell", Faber D. and Korn H. (eds), Raven Press, N-Y, 1978, 133-166.

232. Nakayama H., Oda Y. Common sensory inputs and differential excitability of segmentally homologous reticulospinal neurons in the hindbrain. J. Neurosci., 2004, 24, 31993209.

233. Neuhoff H, Sassoe-Pognetto M, Panzanelli P, Maas C, Witke W, Kneussel M. The actin-binding protein profilin I is localized at synaptic sites in an activity-regulated manner. Eur. J. Neurosci. 2005, 21(1), 15-25.

234. Neurotoxins. 1996. In: Trends in neurosciences. Elsevier Trends J. Suppl., 1-37.

235. Nissanov J., Eaton R.C., DiDomenico. The motor output of the Mauthner cell, a reticulospinal command neuron. Brain Res., 1990, 517, 1/2, 88-98.

236. Nottebohm, F. Origins and mechanisms in the establishment of cerebral dominance. In M. S. Gazzaniga (Ed.), Handbook of behavioral neurobiology. New York: Plenum, 1979, 2, 295-334.

237. Offenhauser N, Castelletti D, Mapelli L. et al. Increased ethanol resistance and consumption in Eps8 knockout mice correlates with altered actin dynamics. Cell. 2006, 127(1), 213-26.

238. Okamoto K., Narayanan R., Lee SH. et al. The role of CaMKII as an F-actin-bundling protein crucial for maintenance of dendritic spine structure, 2007, 10, 104(15), 64186423.

239. O'Malley D., MacDonald N., Mizielinska S. et al. Leptin promotes rapid dynamic changes in hippocampal dendritic morphology. Mol. Cell Neurosci. 2007, 35(4), 559-72.

240. Orlova A., Egelman E.H. Structural dynamics of F-actin.I/Changes in the C-terminus. J. Mol. Biol. 1995, 245, 582-597.

241. Oppenheimer J.N. Locomotion reactions of Fundulus embryos with abnormal Mauthner's neurons. Proc.Soc.Exp.Biol.Med.1945, 58, 338-340.

242. Orrenius S., McConkey D.Y., Bellomo G. et al. Role of Ca++ in toxic cell killing. Tr. In Neurosci., 1989, 10, 281-285.

243. Ortega-Perez I., Murray K., Lledo P.M. The how and why of adult neurogenesis. J. Mol. Histol., 2007, Jun 29.

244. Parng C., Seng W.L., Semino C., McGrath P. Zebrafish: a preclinical model for drug screening. Assay and drug develop, technology. 2002, 1,1.

245. Pascual A., Huang K.-L., Neveu J. and Preat T. Brain asymmetry and long-term memory. -Nature, 2004, 427, 6975, 605.

246. Patten SA, Ali DW. AMPA receptors associated with zebrafish Mauthner cells switch subunits during development. J Physiol. 2007, 581(Pt 3), 1043-1056.

247. Paula-Barbosa MM, Tavares MA. Long-term alcohol consumption induces microtubular changes in the adult rat cerebellar cortex. Brain Res 1985, 339,195-199.

248. Pavlik LL, Moshkov DA. Actin in synaptic cytoskeleton during long-term potentiation in the hippocampal slices. Acta Histochem 1992, 41, 257-264.

249. Pearson A.A. The acustico-lateral nervous system in fishes. J. Compar. Neurol., 1936, 64, 2, 235-273.

250. Pereda A., Triller A., Korn H., Faber D.S. Dopamine enhances both electrotonic coupling and chemical excitatory postsynaptic potentials at mixed synapses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992, 89,2068-2092.

251. Pereda A., Rash j.E., Nagy J.I., Bennett M.V. Dinamics of electrical transmission at club endings on the Mauthner cells. Brain Res. Brain Res. Rev., 2004,47, 227-244.

252. Peters A., Paley S.L., Webster HdeF. The fine structure of the nervous system. Neurons and their supporting cells. Oxford University Press, New-York Oxford. 1991.

253. Picard J.J. Ultrastructure of cement gland of Xenopus laevis. J. Morphol., 1976, 148, 193208.

254. Pollard TD. Regulation of actin filament assembly by Arp2/3 complex and formins. Annu Rev Biophys Biomol Struct. 2007, 36, 451-77.

255. Preuss T. and Faber D. S. Central Cellular Mechanisms Underlying Temperature -Dependent Changes in the Goldfish Startle Escape Behavior. J. Neurosci., 2003, 23, 13, 5617-5626.

256. Preuss T., Osei-Bonsu P.E., Weiss S.A. et al. Neural representation of object approach in a decision-making motor circuit. J. Neurosci. 2006, 26(13), 3454-64.

257. Proepper C., Johannsen S., Liebau S. et al. Abelson interacting protein 1 (Abi-1) is essential for dendrite morphogenesis and synapse formation. EMBO J. 2007, 7, 26(5), 1397-1409.

258. Protti D.A., Uchitel O.D. Transmitter release and presynaptic Ca2+ currents blocked by the spider toxin d)-aga-IVA. Neuroreport, 1993, 5, 3, 333-336.

259. Purves D. Functional and structural changes in the mammalian sympathetic neurons following colchicines application to postganglionic nerves. J. Physiol., 1976, 259, 159-175.

260. Rees M.K., Young M. J. Biol. Chem. 1967, 242, 4449-4458.

261. Reis H.J., Prado M.A.M., Kalapothakis E. et al., Inhibition of glutamate uptake by a polypeptide toxin (Phenoneutriatoxin 3-4) from the spider Phoneutria nigriventer. Biochem. J. 1999, 343, 413-418.

262. Ren H, Xiang Y. The function of actin-binding proteins in pollen tube growth. Protoplasma. 2007, 230 (3-4), 171-82.

263. Reuner K.H., Dunker D. et al. Regulation of actin synthesis in rat hepatocytes by cytoskeletal rearrangements. Eur. J. Cell Biol., 1996, 69, 2, 189-196.

264. Rigo J.M., Legendre P. Frequency-dependent modulation of glycine receptor activation recorded from the zebrafish larvae hindbrain. Neuroscience. 2006, 140(2), 389-402.

265. Robertson D. Cytochalasin D blocks touch learning in Octopus vulgaris. Proc. R. Soc. Lond., 1994, 258,61-66.

266. Robertson J.D., Thomas M.D., Bodeheimer S., Stage D.E. The ultrastructure of Mauthner cell synapses and nodes in goldfish brain. J. Cell Biol., 1963,19, 159-199.

267. Robertson J.D. Cytochalasin D blocks touch learning in Octopus vulgaris. Proc. R. Soc. Lond. 1994, 258,61-66.

268. Rogers L.J. Behavioral, structural and neurochemical asymmetries in the avian brain: a model system for studying visual development and processing. Neurosci. Biobehav. Rev, 1996, 20, 487-503.

269. Rosen G.D. Cellular, morphometric, ontogenetic and connectional substrates of anatomical asymmetry. Neurosci. and Biobehav. Rev., 1996, 20,4,607-615.

270. Rosenmund C, Westbrook GL. Calcium induced actin depolymerization reduced NMDA channel activity. Neuron 1993,10, 805-814.

271. Ryugo D.K., Wu M.M. and Pongstaporn T. Activity-related features of synapse morphology: a study of endbulbs of held. J. Comp. Neurol., 1996, 365, 3, 141-158.

272. Sachs F. Biophysics of mechanoreception. Membr. Biochem., 1986, 6, 173-175.

273. Saito S.-Y, Watabe S. et al. Effect of dimeric macrolides, bisteonellide A and swinholide A. J. Biochem., 1998, 17, 1391-1404.

274. Sala-Catala J., Torrero C., Regalado M. et al. Movement activity recovers the loss of spines owing to chronic immobilization. Neuroreport. 2007 5, 18(4), 381-384.

275. Salas C., Broglio C., Rodrigues F. Evolution of forebrain and special cognition in vertebrates: conservation across diversity. Brain Behav. Evol., 2003, 62, 72-82.

276. Samson HH, Harris RA. Neurobiology of alcohol abuse. Trends Pharmacol. Sci., 1992, 13, 206-211.

277. Sandvig K., Garred Q. et al. Importance of glycolipid synthesis for butyric acid induced sensitization to Shiga toxin and intracellular sorting to toxin in A431 cells. Molecular Biology, 1996, 17,1391-1404.

278. Schmandke A., Schmandke A., Strittmatter S.M. ROCK and Rho: biochemistry and neuronal functions of Rho-associated protein kinases. Neuroscientist. 2007, 13(5), 454-69.

279. Schmidt R.E., Dorsey D.A., Beaudet L.N. et al. Vacuolar neuritic dystrophy in aged mouse superior cervical sympathetic ganglia is strain-specific. Brain Res., 1998, 806, 2, 141-151.

280. Schubert V., Dotti C.G. Transmitting on actin: synaptic control of dendritic architecture. J. Cell Sci. 2007,120 (2), 205-212.

281. Schuster Th. Experimental alteration in number and length of different membrane complexes on axosomatic contact in the trout (Salmo iridens, Gibbon, 1885). J. Hirnforschung, 1978, 19, 45-73.

282. Sdrulla A.D., Linden D.J. Double dissociation between long-term depression and dendritic spine morphology in cerebellar Purkinje cells. Nat. Neurosci. 2007, 10(5), 546-548.

283. Sekino Y., Kojima N., Shirao T. Role of actin cytoskeleton in dendritic spine morphogenesis. Neurochem. Int. 2007, 51(2-4), 92-104.

284. Sheikh S., Gratzer W.B. et al. Actin polymerization regulates integrin- mediated adhesion as well as rigidity of neutrophils. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997, 238, 910915.

285. Sherwood C.C., Wahl E., Erwin J.M. et al. Histological asymmetries of primary motor cortex predict handedness in chimpanzees (Pan troglodytes).J. Comp. Neurol. 2007, 503(4), 525-37.

286. Sierra-Paredes G., Oreiro-Garcia T., Nunez-Rodriguez A. et al. Seizures induced by in vivo latrunculin a and jasplakinolide microperfusion in the rat hippocampus. J. Mol. Neurosci. 2006, 28(2), 151-160.

287. Smith S.J., Augusta G.J. Calcium ions, active zones and synaptic release. Tr. In Neurosci., 1988, 11,458-464.

288. Smith D.E., Davis D.L. Effect of prenatal administration of ethanol on the CA1 pyramidal cell of the hippocampus and Purkinje cell of the cerebellum: an ultrastructural survey. J. Neurocytol., 1990,19, 708-717.

289. Spudich J.A., Watt S. The regulation of rabbit skeletal muscle contraction. I. Biochemical studies of the interaction of the tropomyosin-troponin complex with actin and the proteolytic fragments of myosin. J. Biol. Chem. 1971, 246,4866-4871.

290. Stefanelli A. The Mauthner apparatus in the Ictiopsida: its nature and function and correlated problems of neurohistogenesis. Q. Rev. Biol., 1951, 26,17-34.

291. Steiner В., Wolf S., Kempermann G. Adult neurogenesis and neurodegenerative disease. RegenMed. 2006, 1(1), 15-28.

292. Stevens Ch.F. A million dollar question: does LTP =memory? Neuron, 1998, 20,1-2,

293. Sur C., Korn H., Triller A. Colocalization of somatostatin with GABA or glutamate in distinct afferent terminal presynaptic to the Mauthner cell. J. Neurosci. 1994, 14, 576-589.

294. Sur C., McKernan R., Triller A. GABAa receptor-like immunoreactivity in the goldfish brainstem with emphasis on the mauthner cell. Neurosci., 1995, 66,3, 697-706.

295. Suzuki M., Miyazaki K. et al. F-actin network may regulate a CI" channel in renal proximal tubule cells. J. Membr. Biol., 1993, 134, 31- 39.

296. Swinny J.D., Valentino R.J. Corticotropin-releasing factor promotes growth of brain norepinephrine neuronal processes through Rho GTPase regulators of the actin cytoskeleton in rat. Eur J Neurosci. 2006, 24(9), 2481-2490.

297. Szabo T.M., McCormick C.A., Faber D.S. Otolith endorgan input to the Mauthner neuron in the goldfish. J. Сотр. Neurol. 2007, 10, 511-525.

298. Tai C.Y., Mysore S.P., Chiu C., Schuman E.M. Activity-regulated N-cadherin endocytosis. Neuron, 2007, 7; 54(5), 771-85.

299. Tamura K., Shan W.-S. et al. Structure-function analysis of cell adhesion by neural N-cadherin. Neuron, 1998, 20, 1153-1163.

300. Tanaca H., Nasu F., Inomata K. Fetal alcohol effects: decreased synaptic formations in the fields С A3 of fetal hippocampus. Int. J. Develop Neurosci 1991, 9, 509-517.

301. Tang L., Hung C., Schuman E. A role for the cadherin family of cell adhesion molecules in hippocampal long-term potentiation. Neuron, 1998, 20, 6, 1165-1175.

302. Thomas S.G., Huang S., Li S., Staiger C.J., Franclin-Tong V.E. Actin depolimerasition is sufficient to induce programmed cell death in self-incompatible pollen. J. of Cell Biol., 2006, 174, 2, 221-229.

303. Thomson A.M. Facilitation, augmentation and potentiation at central synapses. Trends Neurosci., 2000, 23, 7, 305-312.

304. Tiras N.R, Pavlik L.L, Moshkov D.A. Alterations in the cytoskeleton of the goldfish Mauthner cells under various pharmacological treatments. Acta Histochem., 1992, 41, 249-256.

305. Tiras N.R., Zherdev G.V., Moshkov D.A. Ultrastructure of Mauthner cells in fish adapted to long-duration vestibular stimulation and the effect of ethanol. Neural Plasticity, 1999, 6, 4,91-102.

306. Tiras N.R., Mikheeva I.B., Moshkov D.A. et al. Central Asian black scorpion venom protects Mauthner neurons from damage to prolonged stimulation. Neurosci. Behav. Physiol. 1999, 29,3,251-255.

307. Tolias K.F., Bikoff J.B., Kane C.G. et al. The Racl guanine nucleotide exchange factor Tiaml mediates EphB receptor-dependent dendritic spine development. Proc. Natl. Acad Sci. USA. 2007, 24, 104(17), 7265-7270.

308. Torri-Tarelli F., Grohovaz F., Fesce R. and Ceccarelli B. Temporal coincidence between synaptic vesicles fusion and quantal secretion of acetylcholine. J. Cell Biol., 1985, 101,1986-1999.

309. Triller A., Korn H. Mise en évidence électrophysiologique et anatomique des neurons vestibulairs comisuraux chez la Tanche (Tinea tinea). C.R. Acad. Sci. Paris.a-D., 1978, 286,89-92.

310. Triller A., Cluzeaud, Korn H. Gamma-aminobutiric-containing terminals can be apposed to glicine receptors at central synapses. J. Cell Biol., 1987, 104, 947-958.

311. Tuttle R., Masuka S., Nakajima Y. Freeze-fracture study of the large myelinated club endings synapses on the goldfish Mauthner cell: special reference to the quantitative analysis of gap junctions. J. Comp. Neurol., 1986,246,202-211.

312. Uribe R, Jay D. A review of actin binding proteins: new perspectives. Mol. Biol. Rep., 2007.

313. Uchida N. and Honjo Y. The catenin/cadherin adhesion system is localised in synaptic junction bordering transmitter release zones. J. Cell Biol., 1996, 135, 767-779.

314. Valdivia H. H., Kirby M. S., Lederer W. J., Coronado R. Scorpion toxins targeted against the sarcoplasmic reticulum Ca2- release channel of skeletal and cardiac muscle.-Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1992, 89,24, 12185-12189.

315. Vallortigara G. Comparative neuropsychology of the dual brain: a stroll through left and right animals' perceptual worlds. Brain Lang, 2000, 73,189-219.

316. Vargas-Lisardi P., Lyser K.M. Time of origin of Mauthner neuron in Xenopus laevis embrios. Develop. Biol., 1974, 38,220-228.

317. Viviani B., Galli C.L., Marinovich M. Biochem. And Biophys. Res. Communs. 1996, 223, 3,712-717.

318. Vrensen G., Cardozo J.N. Changes in size and shape of synaptic connection after visual training: an ultrastructural approach of synaptic plasticity. Brain Res., 1981, 218, 7997.

319. Wang G., Lemos J. R. Effects of funnel web spider toxin on Ca currents in neurohypophysial terminals. Brain Res., 1994, 663, 2, 215-222.

320. Ward J.P., Hopkins W.D. Primate laterality: Current behavioural evidence of primate asymmetries. New York: Springer Verlag., 1993.

321. Waters, N.S. and Denenberg, V.H. Analysis of two measures of paw preference in a large population of inbred mice. Behav. Brain Res., 1994, 63, 195-204.

322. Wayner M.J., Chitwood R., Armstrong D.L., Phelix C. Ethanol affects hypothalamic neurons projecting to the hippocampus and inhibits dentate granule cell LTP. Alcohol 1997, 14, 17.

323. Webb B., Suarez S.S., Heaton M.B., Walker D.W. Ethanol and nerve growth factor effects on calcium homeostasis in cultured embryonic rat medial septal neurons before and during depolarization. Brain Res. 1995, 701, 61-74.

324. Wheal H.Y., Chen Y., Mitchell J. et al. Molecular mechanisms that underlie structural and functional changes at the postsynaptic membrane during synaptic plasticity. Prog. Neurobiol. 1998, 55(6), 611-640.

325. Weiss S.A., Zottoli S.J., Do S.C., Faber D.S., Preuss T. Correlation of C-start behaviors with neural activity recorded from the hindbrain in free-swimming goldfish (Carassius auratus). J. Exp. Biol. 2006,209,4788-4801.

326. Wilson D.M. Function of giant Mauthners neurons in the lungfish. Science, 1959, 129, 3352,841-842.

327. Wolszon L.R., Pereda A.E., Faber D.S. A fast synaptic potential mediated by NMDA and non-NMDA receptors. J. Neurophysiol., 1997, 78, 2693-2706.

328. Yamagata M., Hermann J.P., Sanes J.R. Laminin-specific expression of adhesion molecules in developing chick optic tectum. J. Neurosci., 1995, 15,4556-4571.

329. Yamauchi T. Molecular mechanism of learning and memory based on the research for Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II. Yakugaku Zasshi. 2007, 127(8), 11731197.

330. Yang X.-D., Korn H., Faber D.S. Long-term potentiation of electronic coupling at mixed synapses. Nature, 1990, 348, 542-545.

331. Yang X.D., Faber D.S. Initial synaptic efficacy influences induction and expression of long-term changes in transmission, PNAS USA, 1991, 88,4299-4303.

332. Yanka Z. Latzkovitz, Yoo, Szentistvangi J. Cell-to-Cell contacts in primary cultured of dissociated chicken embrionic brain. Cell Tissue Res., 1979,199,153-157.

333. Yuste R., Denk W. Dendritic spines as basic units of synaptic integration. Nature, 1995, 375, 6533,682-684.

334. Zottoli S.J., Faber D.S. The Mauthner cell: what has it taught us? Neuroscientist, 2000, 6, 25-37.

335. Zhuo M., Hawkins R.D. Long-term depression: a learning-related type of synaptic plasticity in the mammalian central nervous system. Rev Neurosci. 1995, 6(3), 259277.

Информация о работе

Тирас, Надежда Романовна
доктора биологических наук
Пущино, 2007
ВАК 03.00.13

Диссертация

Морфологические корреляты функциональной пластичности маутнеровских нейронов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы