Импульсная активность неокортикальных нейронов при их длительной деполяризации

Карпук, Николай Нестерович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Импульсная активность неокортикальных нейронов при их длительной деполяризации
ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Импульсная активность неокортикальных нейронов при их длительной деполяризации"

На правах рукописи

Карпук Николай Несгерович

Импульсная активность неокортикальных нейронов при их длительной деполяризации

03.00.02 - биофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Пушино - 2003

Работа выполнена в Институте биофизики клетки РАН, г.Пущино, Московской области

Научны« руководители:

доктор биологических наук, профессор Жадин М.Н. доктор биологических наук Воробьев В.В.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Рощупкин Д.И. кандидат биологических наук Кичигина В.Ф.

Ведущая организация:

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Защита состоится « часов на

заседании диссертационногсГсовета Д 002,038.01 в Институтг ' пики клетки РАН по адресу: 142290, г, Пущино, ул. Институтская ~ ■

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библж .'.ШЕИ РАД, г.Пущино.

Автореферат разослан « ^/Л2000.

Ученый секретарь -

диссертационного совета >

кандидат биологических наук //<L с l. ' Смолихии I .A.

]

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение механизмов информационных процессов в головном мозге человека и животных является фундаментальной научной проблемой- Основная концепция современной нейрофизиологии, затрагивающая эти механизмы, заключается в том, что нейронные сети играют доминирующую роль в функционировании нервной системы, тогда как индивидуальная роль нейронов является незначительной (Rose and Sieble, 1995; Shadlen and Newsome, 1998; Fuhrmann et at., 2002), Согласно данной концепции, только статистическое усреднение активности нейронных ансамблей в виде средней частоты разрядов несет полезную информацию, тогда как отдельный нейрон выполняет лишь простую функцию интегрирования поступающих сигналов с «ненадежных» синапсов и его индивидуальная роль определяется, скорее всего,, занимаемым местом в пространстве сети, чем его внутренними свойствами. Существует и другая то^ка зрения, согласно которой отдельные нейроны имеют важное^ значение в выполнении когнитивных функций, которые, как предполагается, предопределены генетически (Arshavsky, 2001), С этой точки зрения основная роль нейронных сетей заключается в образовании динамических ансамблей нейронов, способствующих выполнению нейронами своих индивидуальных функций. В этой связи, весьма интересны новые данные, полученные методом ультратонких срезов и объемных реконструкций, о наличии у ряда нейронов множественных синапсов на одном типике, что свидетельствует о возможности переработки информации даже на уровне малой части нейрона (Попов и др., 2003). Таким образом, вопрос об индивидуальной роли отдельных нейронов в механизмах функционирования мозга приобретает особую актуальность.

Как сетевые, так и индивидуальные свойства нейронов проявляются в характере их импульсной активности, которая неразрывно связана с информационными процессами головного мозга. Для понимания роли собственных свойств нейронов в этих процессах необходимо знать конкретные характеристики их эндогенных параметров, которые могут быть определены только в контролируемых условиях внутриклеточного отведения. Как известно, ритмические процессы нейронной электрической активности в неокортексе сопровождаются группированием разрядов и их синхронизацией (Ливанов, 1989). При этом любые изменения в паттернах импульсных последовательностей независимо от выполняемой нейроном функции, сопровождаются соответствующими изменениями мембранных потенциалов. Исследование этих изменений в импульсной активности отдельных

нейронов может расширить понимание их щдивидумьнаЙ-Ц-ДВтевоЙ-,

роли в механизмах функционирования мозга. | и,-® JUtCXA !

;. - ...д литература I

Цель работы - исследовать электрические свойства пирамидных неокортикальных нейронов в механизмах группирования их разрядов. Основные задачи исследования

1. В условиях внутриклеточного отведения потенциалов исследовать динамические характеристики вызванной импульсной активности нейронов неокортекса, в частности, исследовать фрагменты нмпульсации, в которых наблюдается инверсия знака приращения межимпульсных интервалов.

2. Исследовать свойства мембранного потенциала, с которыми наиболее связаны возможные'изменения в характере импульсзцни. В связи с этим, проанализировать параметры следовой гиперполяр нзации при изменении паттернов импульсных последовательностей на фоне длительной нейронной деполяризации.

3. Сопоставить параметры нейронных ответов, вызванных вне- и внутриклеточной стимуляцией, и определить роль эндогенных свойств нейронов в этих ответах.

4. Определить н сравнить параметры группирования нейронных разрядов неокортекса в условиях in vitro и in vivo.

Научная новизна работы

Впервые в импульсной активности нейронов неокортекса в условиях как in vitro, так и in vivo выявлены характерные фрагменты импульсных последовательностей (ИП)*, содержащие прогрессивно нарастающие (ИП+) и убывающие (ИП-) межимпульсные интервалы. Выявлен критический диапазон средней частоты 6.5-7.5 Гц, при котором наблюдается максимальная выраженность ИП, по-видимому, отражающих процессы группирования нейронных разрядов. Зависимости параметров ИП от уровня возбуждения нейронов были сходны в условиях in vttro и in vivo, причем для нейронов с разными электрофизиологическими свойствами. Представлено детальное описание постспайковых следовых потенциалов и показано, что генерация ИП наиболее связана с амплитудой следовой гиперполяризации (СГП). Практическая ценность работы

Экспериментальное доказательство существования импульсных последовательностей типа ИП+ и ИП- и исследование их динамических характеристик расширяют понимание адаптационных механизмов функционирования мозга. Полученные данные указывают на существенную роль эндогенных свойств нейронов в механизмах группирования нейронных разрядов, лежащих в основе информационных процессов в неокортексе. Выявленные ИП могут рассматриваться как информационные кванты в нейронной активности неокортекса, поскольку они отражают закономерный и предсказуемый паттерн разрядов при определенном уровне

* сокращения приведены в конце автореферата

возбуждения нейрона. Детальные сведения о взаимозависимостях между параметрами ИП и СГП могут быть использованы, 1) при исследовании и интерпретации механизмов влияния веществ на нейронную активность, так как каждое воздействие, изменяющее СГП, будет изменять и параметры ИП, 2) для создания моделей и рабочих схем функционирования разнообразных областей головного мозга.

Апробация работы

Proceedings of the First International Symposium, Pushchino, May 25-28, 1997, p.72; Отдельные результаты данной работы были представлены на ежегодных конференциях ИБК РАН 1999 н 2001 гг; Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 работ в виде журнальных статей: 4 - в отечественных и 2 - в зарубежных журналах. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит in введения, обзора литературы, методов исследования, результатов работы и их обсуждения, выводов и списка литературы из 165 источников. Работа представлена на 110 страницах и содержит 24 рисунка, 5 таблиц, и два приложения с описанием 1) методики морфологической идентификации нейронов и 2) компьютерной программы, созданной автором для анализа полученных данных.

Методы исследования

В работе представлены результаты исследований, полученные в 3-х сериях опытов, проведенных на неокортексе экспериментальных животных: 1) внутриклеточное отведение потенциалов от нейронов сенсомоторной коры, i/t vitro, 60 крыс; 2) внеклеточное отведение потенциалов, in vitro, 10 морских свинок; 3) внеклеточное отведение от клеток зрительной коры, хронические опыты, 6 кроликов. При внутриклеточной регистрации потенциалов данные вводились в компьютер в режиме "on-line", а при внеклеточном — после записи на магнитной ленте. Для оценки достоверности выявленных различий между анализируемыми параметрами применяли двухвыборочный двусторонний t-тест с одинаковыми дисперсиями. Скорость изменения параметра (крутизна) вычисляли с помощью линейной регрессии данных. Значения параметров представлены как M+SE, n=N, где М - среднее значение, SE - ошибка среднего, N - число значений, используемых для вычисления среднего. Подготовительная часть эксперимента

Эксперименты in vitro проводили на переживающих срезах сенсомоторной коры по стандартной методике (Отмахов, 19S7). Предварительно анестизированных эфиром животных декапитировали, быстро вырезали цельный блок головного мозга, содержащий сенсомоторнуто кору и помещали его в насыщенный карбогеном (95%

Oj+5% СОг) и охлажденный до 4-S° С раствор Рингера-Кребса следующего состава (мМ): 124 NaCI, 3 KCl, 1.25 NaH2K>4,1.8 MgS04, 1.6 CaCI2, 26 NaHC03, 10 глюкозы, pH 7.4. Внутриклеточное отведение осуществляли тонкими стеклянными микроэлектродами (МЭ), заполненными 2М ацетатом калия и 0.25-0.5% р-ра биоцитина (biocyíin, который использовался для морфологической идентификации нейронов), с сопротивлением 60-100 МОм, в регистрационной камере интерфейсного типа. Длительную (1-3 мин) деполяризацию нейрона вызывали пропусканием постоянного тока (0.1-1 пА) через внутриклеточный МЭ. Внеклеточное отведение осуществляли МЭ, заполненными ЗМ NaCI (3-5 МОм). В экспериментах in vitro на морских свинках использовали регистрационной) камеру «погруженного» типа. В экспериментах ш vivo на кроликах под местной анестезией производили скальпирование и трепанацию черепа (диаметр отверстия - 2-3 мм) над зрительной областью коры (поле 17) в соответствии со стереотакси-ческим атласом мозга кролика: АР= +10 мм, L=6-8 мм (Фифкова, 1962), На поверхности черепа с помощью зубного цемента фиксировали миниатюрную втулку над отверстием для его герметизации по окончании опыта. Рядом закрепляли держатель из плексигласа для микроманипулятора с электродами. Параметры мембранного потенциала

Амплитуду и длительность СГП вычисляли по максимальному отрицательному отклонению потенциала относительно порога потенциала действия (РисЛГ). Амплитуду ДП измеряли от первого отрицательного пика СГП (т.н. быстрый (б-)СГН) до максимального значения ДП; длительность - по его базовому уровню (т.е. от б-СПП до точки пересечения с ДП). Усредненные параметры СГП и ДП для отдельных клеток измеряли по накопленному фрагменту следового потенциала, который формировался наложением всех фрагментов записи за 4 мс до пика ПД и 60 мс после него (Рис.1).

РисЛ. Усредненные формы постспзйкобых потенциалов у различных нейронов сенсо-моторной коры крыс. А-В: беа деполяризующего потенциала; Г-Д: с деполяризующим потенциалом для нейронов с регулярным и пачечным типом импульсааии, соответственно. СГП - сле-

. Ц.Ч I- '1 u1'-1-1, U-^l i 1 — "w*.-

15 мВ J рый СГП. ДП - деполяризу-I ющий потенциал.

довой гиперполлршующий потенциал, б-СГП - быст-

Вычисление импульсных последовательностей типа ИП+ и ИП-После вычисления межимпульсных интервалов (МИИ) методом дискриминации спайковых пиков выявляли определенные типы ИП, состоящих не менее чем из 5 спайков. Фрагмент записи считали импульсной последовательностью типа ИП+ или ИП-, если в данном фрагменте наблюдалось последовательное увеличение длительности межимпульсных интервалов или их уменьшение, соответственно (Ркс.З, 6). При вычислении параметров ИП не учитывали максимальные интервалы в последовательностях (последний для ИП+ и первый для ИП-), так как они были наиболее вариабельны и неопределенны в нх принадлежности к конкретному типу ИП. По этой же причине не учитывали минимальный интервал в последовательностях (первый для ИП+ и последний для ИП-), МИИ анализировали в диапазоне от 10 до 400 мс с проведением процедуры линейного сглаживания на основе усреднения трех последовательных значений. Оценивали число выявленных ИП, их длительность, число импульсов и нх частоту в последовательностях, а также вычисляли крутизну интервалов и СГП в ИП.

Результаты и их обсуждение В настоящей работе показано наличие определенных импульсных последовательностей типа ИП+ и ИП- во внутриклеточной активности пирамидных нейронов переживающих срезов неокортекса крыс. Аналогичные ИП были обнаружены и при внеклеточной регистрации нейронной активности в условиях in vivo на кроликах и in vitro на морских свинках. Полученные линейные и нелинейные зависимости между параметрами ИП и средней частотой разрядов позволили определить её оптимальный диапазон (6.5-7.5 Гц) для возникновения ИП. При этом было показано, что данные зависимости являются сходными для нейронов с разными электрофизиологическими свойствами. Было обнаружено, что возникновение ИП связано преимущественно с однонаправленными изменениями СГП в нейронах. Нейроны отвечают с высокой точностью на идентичные стимулы, что, по-видимому, указывает на важную роль индивидуальных свойств нейронов в информационных процессах неокортекса.

I, Общие электрофнзиологические характеристики нейронов

Проанализировано 353 записи импульсной * активности, вызванной 1-минутной деполяризацией 93 пирамидных нейронов II/III (п=63) и V (п=30) слоев неокортекса. Все нейроны были разделены на два типа: с поете пайковым деполяризующим потенциалом (1,05±0.14 мВ, п=42) (ДП+) и без него (ДП-) (Табл.1; Рис.1,2). Было обнаружено, что ДП- и ДП+ генерировали разные типы импульсаций - нерегулярный, бимодальный, регулярный, ритмический, пачечный, которые различаются амплитудой СГП и

коэффициентами вариации МИИ. В целом, для каждого отдельного нейрона тип импульсации был связан с определенным уровнем его возбуждения. Нерегулярный тип импульсации преобладал при частоте разрядов ниже 5 Гц. При повышении частоты разрядов (т.е. уровня возбуждения) до 10 Гц могли возникнуть другие типы. При частоте выше 10 Гц в большинстве случаев преобладал регулярный тип импульсации.

Таблица 1. Общие электрофизиологическне параметры нейронов

ДП-, 11=47 ДП+, п=42 *Р<0,05 **Р<0.001

Параметры нейронов М 5Е М БЕ

Потенциал покоя, мВ -78.4 0.52 -73.5 0.39 *

Сопротивление мембраны, Мом 53.5 1.25 44.3 0.92

Постоянная времени, мс 9.0 0,24 7.3 0.24 *

Ширина спайка, мс 1.1 0.04 0.8 0.02 *

Порог спайка, мВ 41,5 1.70 30.9 1.60 *

Амплитуда ПД, мВ 102.7 1.70 97.5 1.80 -

Скорость нарастания ПД, мВ/ме 175.4 5.60 217.4 7.50 **

Скорость спадания ПД, мВ/мс 56.3 2.05 87,5 3.04 **

Амплитуда СГП, мВ -14.1 0.20 -11.3 0,20

Длительность СГП, мс 21.2 0.67 31.5 0.98

А ЕВ

биоцитином, и их усредненные поете пайковые потенциалы в иеокортексе крыс, А: с деполяризуюшнм-Ъотенщалом (ДП) та слоя V. Б-В: без ДП из слоя 1И11.

2. Параметры начальных ИП+ снятые с фрагментов импульсации 0-2 сек были наиболее характерными признаками, различающимися для ДП- и ДП+ нейронов (Табл.2; Рис,3). В то же время ИП- в начальных фрагментах импульсации не были обнаружены ни в одной нз записей.

Таблица 2. Средние значения параметров 1-ой ИП

ДП- п=45 ДП+ п=40

Параметры 1-ой ИП М 8Е |М ЗЕ *Р<0,05

Частота спайков, Гц 13.2 0.6 11.1 0.44 *

Число спайков 7.0 0,4 6.9 0.45 -

Длительность, мс 543 25 627 22 -

Крутизна интервалов, мс/с 91.3 11.4 25,9 1.5 ♦

Крутизна интервалов, мс/спанк 6.3 0.8 2,4 0.16 #

Крутизна СГП, мВ/с -5.6 0.5 -2.1 0.23 *

Крутизна СГП, м&'спайк -0,4 0,03 -0.2 0.02 *

Приращение СГП. Мв -2.05 0.15 -0.9 0.1 *

м8 ] О--40 -80

мВ

О -АО -80

, ИП+

Ни г У I 1

ДП-

0.6 нА

Крутизна СГП

мВ -20 -30 -403 -50 -60-

-0.1 нА

0.6 нА

Дп+ мВ

-30

-50

СГП

0.2 0.4 0.6 0,8 сек

10 20 30 40 50 мс

Ркс.З. Фрагменты начальной импульсации нейронов ДП- я ДП+ н их усредненные формы постспайковых потенциалов (справа). ИП(+) - импульсная последовательность с увеличивающимися МНИ. Крутизна СГП -последовательное увеличение амплитуды следовой птерполяризащш. Стрелки перед фрагментами импульсации (слева) указывают моменты включения тестового и деполяризующего токов, соответственно.

0 200 400 600 МО

Рис,4. Воспроизведен яе временных последовательностей разрядов при многмрашь« применениях деполяризующего тока. Нейрон 1: 10 применений тока 1 нА в течение 180 мс с периодом 20 сек. Нейрон 2: 3-х разовое применение тока 0.7 нА в течение 10 сек с периодом 10 сек. Время иа оси абсцисс указано с момента включения тока.

Как видно из Таблицы 2, крутизна интервалов ИП и СГП не менее чем в два раза выше в ДП-, по сравнению с ДП+ нейронами. Различная временная структурз спайков в начальных фрагментах импульсащш обусловлена разной выраженностью АДП (понижение частоты разрядов до стабильной при постоянном уровне депо.гяризации) или, другими словами, - индивидуальными свойствами нейронов. В то же время, высокая точность репродукции разрядов во времени (Рис.4), по-видимому, указывает на высокостабильный механизм их генерации. Эти данные дают основания полагать, что для нейронов неокортекса характерно постоянство реакций на идентичные стимулы в одинаковой среде окружения. 3. Ответы нейронов на внеклеточные стимулы могут быть весьма сходными с ответами на внутриклеточные импульсы тока (Рис.5А и Б). Естественно, что передний фронт нарастания потенциала нейронной мембраны в первом случае определяется уровнем синаптических сигналов, а во втором — током внутриклеточного микроэлектрода,

Потенциалы

О 10 20 30 50 мс О Ю 20 30 50 мс

1 нА

мс

0 80 160 240 320 мс 0 80 160 240 320 Рис.5. Вызванные потенциалы пирамидного нейрона при внеклеточной (А, В) и внутриклеточной стимуляции (Б, Г), б- и д-ТПСП - быстрый я длительный ТПСП, соответственно. Отсчёт времени от начала стимула.

причем сравнительно большим (1-2 нА), для того, чтобы вызвать потенциал, сходный по временным характеристикам с синаптическим ответом. Затухание вызванного ответа после генерации ПД и при отсутствии активности стимула, очевидно, в обоих случаях определяется лишь внутриклеточными свойствами нейрона. Применение большого внутриклеточного тока для генерации вызванного ответа, сходного с синаптическим, указывает на участие множества синапсов для его генерации во время внешней стимуляции (если учесть, что ток, порождаемый одним синапсом, измеряется единицами пикоампер (Ling, 1999)). Однако, как уже было сказано выше, независимо от типа источника стимуляции, вне- или внутриклеточного, нейрон отвечает сходным образом при повторных идентичных стимулах в одинаковых условиях (Рис.3-5). В этом, по-видимому, и заключается постоянство индивидуальных свойств нейрона, на которых основывается специфичность его реакции. Данное заключение подтверждает базовую роль нейронных свойств в информационных процессах неокортекса.

4, Параметры текущей частоты разрядов были сходны для разных типов нейронов, несмотря на то, что ДП+ разряжались более стабильно в течение 1 мин деполяризации, по сравнению с ДП-. Обычно текущая частота разрядов прогрессивно уменьшалась в течение 5-10 сек на 3040% по сравнению с исходной и превышала исходную в конце записи, если средняя частота разрядов была выше 12 Гц, но стремилась к нулю при исходной частоте ниже 5 Гц. Несомненно, что угасание частоты разрядов вызывалось механизмами АДП, сопровождающейся отрицательным отклонением СГП, в среднем на -4.2+0.15 мВ для ДП- и на -2.3±0.11 мВ для ДП+, по сравнению с начальными СГП взапнси. Отношения средних значений СГП при продолжительной импульсации аналогичны исходным отношениям этих параметров в 1-й ИП (Табл.2). Таким образом, интегративцые изменения СГП в адаптационный период происходят сходным образом в ДП- и ДП+ нейронах, причем с большей выраженностью у ДП-, особенно в начале импульсации (Рис.3). В работе было показано, что большинство нейронов с ритмическим типом импульсации были ДП+ типа и имели наименьшую амплитуду СГП (10.8±0.6 мВ), причём ИП+ в их импульсации наблюдались чаще, чем при других типах разрядов. Кроме того, известно, что пачечный тип импульсации может переходить в регулярный и обратно только в ДП+ (Kang, 1997). Последние наблюдались более часто в нижних слоях кеокортекса, в которых отмечается генерация различных нейронных осцилляций, участвующих в синхронизации нейронной активности (Silva, 1991). В то же время ДП- клетки в основном наблюдались в верхних слоях неокортекса. Отсюда можно сделать вывод о большей выраженности процессов торможения, связанных с явлением АДП, в этих слоях. По-видимому, данный вид торможения является полезным как при отборе значимых сигналов среди нейронного шума, так и при генерации ИП+.

Повышение средней частоты разрядов до исходной и выше в течение продолжительной деполяризации в постадаптационный период объясняется, по-видимому, истощением адаптационных ресурсов нейронов при их чрезмерной деполяризации или, по-видимому, «перегрузкой» натрий-калиевого насоса.

5. Импульсные последовательности типа ИП+ в адаптационный период импульсации возникают чаще, чем ИП- (Рис,6А), причем с более выраженной амплитудой колебаний СГП после АДП (В,Г)- Как правило, возникновение ИП+ совпадает с отрицательным отклонением СГП, а ИП- - с положительным. Однако, в 5-15% случаев это соответствие не соблюдалось, но подобных ИП было много меньше, чем ИП, соответствующих динамике АДП, показывающих к тому же отчетливую двухфазную зависимость относительного числа спайков ИП от средней частоты (Рис.7). Как видно на Рис.7, прямые линейной регрессии пересекаются в критической точке указанной зависимости на частоте б.5±0.1 Гц, при

которой наступает «насыщение» нейронной импульсации спайками ИП. Следует отметить, что если построить данную зависимость с учетом всех ИП, в том числе и «несоответствующих» (Рис.бЕ), то критическая частота будет в области 7.5 Гц, При превышении частоты разрядов 15-20 Гц число спайков ИП уменьшается не менее, чем в два раза как для ДП+, так и для ДП-. В этом случае значительно уменьшается амплитуда АДП, приращения интервалов стабилизируются и уменьшаются до минимума (2-3 мс/спайк, Рис.8Б) с длительностью ИП 200-300 мс (Рис,8Е). Это означает, во-первых, почти полное отсутствие группирования разрядов на данном диапазоне частоты и, во-вторых, генерацию ИП, если таковы имеются, с одинаковой скоростью изменения интервалов, что, по всей видимости, является необходимым условием для синхронизации активности клеток. С другой стороны, как следует из данных на Рис.7, при средней частоте ниже 3 Гц ИП практически не генерируются нейроном, что, по-видимому, связано с недостаточной амплитудой колебаний СГП при данном уровне возбуждения (т.е. меньше минимального значения 0.65-0.75 мВ/с или 0.13-0.15 мВ/спайк, Рис.ЗВД*). Таким образом, более выраженные изменения в амплитуде СГП могут служить потенциальным источником возникновения ИП, т.е. инициируют группирование разрядов, сопровождающее, как известно, ритмические процессы в неокортексе.

МП, мВ

1 ГЦ

ИЛЬ

*гггН Нтп

-30 -60 Щ

" I

тт

И1Ь

тт

т№ 11 Гц

фгж

¡1Щ

ДШ/

СГП, мВ

-17

7.5 Гц

-18

-19

Г 4,3 Гц

ИЛГЧ/Т

-17

-18

-19

23 24 25 40 41 42 сек

Рис.б. Примеры ИП+ и ИП-, и их СГП (извилистая линия на фоне нейронных разрядов). Абсцисса: время регистрации нейронных потенциалов от момента включения деполяризующего тока, сек. Левая и правая ординаты: мембранный потенциал (МП) и амплитуда СГП, мВ. Значения в Гц обозначают среднюю частоту разрядов в данных фрагментах.

15,

68 нейронов л=174

ГЦ

Рис, 7. Зависимости между средней частотой разрядов и процентным соотношением спайков ИП к общему числу спайков в записи, Верхние чернью точки отображают данные с тех ИП, в которых знаки приращений меженайко-бьк интервалов » их СГП являются противоположными, а нижние серые - в которых знаки этих пряращенкя совпадают.

м(|с

мс/спайк

-80

мВ/с 2

»'г -1

Ы/мим

15 10

8.5 Гц ИП+

.......1

ИП-

20 О -20 мВ/спайк 0.2

^Ч,, 110Гч ИП+

ИП-

о!

ИП+

-0.2, мс

ИП-

\ 1

600 400 гоо Гр о

1<Ц

4«

Гц

Рис,8. Зависимости усредненных параметров ИП+ и ИП- от средней частоты нейронных разрядов (п=174). Абсцисса; средняя частота, Гц, Ординаты, А-Б: крутизна интервалов, мс/с н мс/спайк. В-Г: крутизна СГП, мВ/с и мВ/спайк. Д: частота возникновения ИП, Ы/мИн. Е; длительность ИП, мс. Прямые линейной регрессии указывают на достоверную зависимость соответствующих данных от средней частоты, данные же, находящиеся в прямоугольниках, не имеют достоверной взаимосвязи со средней частотой. Стрелки указывают первые значения данных в пределах выделенной области.

Таблица 3. Средние значения параметров ИП+ о фрагментов записей 4-60 сек

Наименование параметров ИП дп- п*80 ДП+ п-100 *Р<0.05

м SE м SE

Частота спайков, Гц 7.94 0.35 7.87 0.25 •

Число спайков 4.6 0.05 - 4.75 0.04 -

Частота ИП, N/мин 9.1 0.49 10,5 0.32 -

Длительность, мс 634 21.3 632 15.7

Крутизна интервалов, мс/с 62.8 2.79 37.45 1.34 *

Крутизна интервалов, мс/спайк 9,6 0,67 5.2 029 *

Крутизна СГП, мВ/с -1.5 0.09 -1,4 0.06 -

Крутизна СГП, мВ/спайк -0.17 0.004 -0.16 0.003

Приращение СГП, мВ "" -0.56 0.02 -0.54 0.01 -

Возрастание числа ИП (Рис.8Д) при увеличении средней частоты импульсации от 2 до 8 Гц, по-видимому, соответствует экспериментальным данным об усилении ритмичности разрядов при повышении нейронного возбуждения в неокортексе (Ливанов, 1989, с.317). Как следует го наших данных, максимальное группирование разрядов достигается в диапазоне средней частоты 6.5-7.5 Гц, а измеренная длительность ИП на этой частоте составляет 400-600 мс (Рис.8Е). По-видимому, эти значения длительностей ИП не случайны, т.к. они соответствуют длительности синхронизационных неокортикальных осцилляции (Gray, 1992; Steriade et al., 1996), a также длительности спонтанных мембранных осцилляции (Wilson and Kawaguchi, 1996). Полученные данные соответствуют н представлениям о временной соотнесенности процессов сниженной и повышенной проводимости в нервной тканн при генерации ритмических процессов (Ливанов, 1989, с.304). Определенное сходство длительностей этих процессов проводимости (150-200 и 400 мс) и выявленных нами длительностей ИП в указанных диапазонах также свидетельствуют в пользу этого предположения. Изложенное выше дает основание предполагать, что максимальная выраженность группирования разрядов связана с максимальной проводимостью при сигнальных процессах.

Выявленная в настоящей работе достоверная связь крутизны СГП и межимпульсных интервалов в ИП (РисЗ и 8В,Г) соответствует экспериментальным и теоретическим данным других авторов о зависимости амплитуды ответов нейронов от колебаний МП (Azouz and Gray, 1999; Brunei et al., 2003). В таком случае, есть основания полагать, что на частотах 6.5-7.5 Гц потенциал нейронной мембраны колеблется с оптимальной и, вероятно, резонансной амплитудой (Schmitz et al., 1998; Bilkey and Heinemam, 1999), что отражается в максимальном числе спайков ИП, по-видимому, необходимых для реализации процессов ритмичности. Следует отметить, что внутриклеточко вызванная импульсация нейронов в условиях in vitro

s значительной степени независима от влияния внешнего сетевого окружения. Таким образом, полученные данные дают основание предполагать, что значение частоты ритмических процессов в неокортексе зав не вт не только от межнейронных взаимосвязей, но и от эндогенных свойств нейронов, причем не только от нейронов со свойственной АДП, как это было показано на энторинальной коре (Bilkey and Heinemann, 1999).

Таким образом, чем ближе значение средней частоты нейронных разрядов к критическому диапазону, по-видимому, 6.5-7.5 Гц, тем вероятнее появление ритмических процессов в нейронных ансамблях в условиях когерентной активности. В таком случае естественно предположить, что любое внешнее воздействие, приводящее к изменению паттернов импульсации, будет ослаблять иди усиливать фоновые происходящие ритмические процессы в зависимости от направления изменения частоты разрядов по отношению к критической (показанной на Рис.7). В частности, следует ожидать, что обычно подавляющий нейронные ответы в неокортексе серотонин . (Тапака, 1993) будет способствовать усилению ритмических процессов При исходной частоте разрядов порядка 10-12 Гц и ослаблять при частоте 6-8 Гц и ниже. Данное заключение подтверждается в некоторой степени экспериментальными данными о влиянии серотонина на характер нейронной импульсации неокортекса кроликов in vivo (Гасанов и др, 1979).

6. При внеклеточном отведении в условиях in vivo И J>! vitro количественные параметры ИП (Рис.9) имели сходную зависимость от их средней фоновой частоты разрядов по сравнению с аналогичными зависимостями при внутриклеточном отведении. Достоверные различия в средних значениях крутизны интервалов между ИП+ и ИП- в условиях in vitro (185±8.5 и 160±8Л мс/с, соответственно), а также in vivo (325±4.5 и 270±3.б мс/с), и независимость этих параметров ог средней частоты вполне могут объясняться влиянием спонтанной активности и внешнего торможения, которые в данных условиях выражены по-разному. Как показано в настоящем и других экспериментальных исследованиях (Шуранова, 1977), временные параметры ТЛСП не зависят от частоты нейронной импульсации. Б-ТПСП, достигая максимальной амплитуды в течение 19.8±0.5 мс после стимула, как правило, совпадает по времени развития с СГП (Рис.5В). В таком случае, амплитуда СГП может изменяться из-за наложения б-ТПСП, что, в свою очередь, должно отражаться на параметрах ИП. Однако, длительность последующей фазы ТПСП (т.е. д-ТПСП) соизмерима с длительностью ИП. Из этого следует, что возникновение ИП 8 условиях in vivo, возможно, зависит от ТПСП. Однако данный вопрос

I ИП*__- un- I

ГП—I-i-> i-1-Г-Н

Рис.9. Фрагменты внеклеточно зарегистрированной активности нейронов с импульсными последовательностями типа ИП+ и ИП- в аеокортексе кролика in' vivo (А) и морской свинки in vitro (Б).

остается открытым, так как механизмы возникновения ТПСП и ИП разные. Как было показано, ИП возникает при пороговых стимулах, т.е. при стимулах, вызывающих нейронную импульсацию. Однако ТПСП возникает при более интенсивных стимулах - надпороговых, вызывающих активизацию тормозных клеток, предназначенных, в частности, для ограничения чрезмерного возбуждения (Серков, 1939).

В заключение следует отметить, что поскольку в интактной ткани возбуждение клетки, сопровождающееся ИП-, инициируется интегральными синаптическими воздействиями, а торможение при умеренном возбуждении (ИП+), - внутриклеточными процессами (см. Wilson and Kawaguchi, 1996), то различия между параметрами ИП- и ИП+ могут характеризовать соотношение синалтических и эндогенных, или возбудительных и тормозных процессов, лежащих в основе ритмогенеза неокортекса. С другой стороны, ИП можно рассматривать как информационный квант, поскольку ИП отражает закономерный и предсказуемый паттерн разрядов при определенном уровне возбуждения нейрона. Таким образом, дальнейшие исследования импульсных последовательностей типа ИП+ и ИП- могут значительно расширить представление о детерминированных элементах в преимущественно вероятцрстных механизмах функционирования головного мозга.

Выводы

1. При изменении уровня возбуждения нейрона могут возникнуть различные типы импульсации - нерегулярный, бимодальный, регулярный, ритмический, пачечный и др., которые различаются амплитудой СГП и коэффициентами вариации МИИ. Нерегулярный тип импульсации преобладал при частоте нейронных разрядов ниже 5 Гц. При повышении частоты разрядов до 10 Гц могли возникнуть другие типы. При частоте выше 10 Гц в большинстве случаев преобладал регулярный тип импульсации. Таким образом, характер нейронной импульсации имеет тесную взаимосвязь с уровнем возбуждения нейрона.

2. В нейронной активности неокортекса выявлены характерные импульсные последовательности (ИП) с прогрессивно нарастающими и убывающими МИИ со средней длительностью 0.4-0,6 сек. Обнаружена взаимосвязь линейного и нелинейного характера между параметрами ИП, следовой гиперполяризацией и средней частотой разрядов. Максимальное число спайков ИП (40-. 50% от общего числа спайков в записи) наблюдалось при средней частоте разрядов 6.5-7.5 Гц, как в условиях in vitro, тах и in vivo, что дает основание предполагать зависимость параметров ритмических процессов от эндогенных свойств нейронов.

3. В условиях in vitro выделены две группы пирамидных нейронов с постспайковым деполяризующим потенциалом и без него. Эти группы клеток имели различные электрофизиологические свойства, но сходный характер зависимости параметров ИП от средней частоты разрядов, что указывает на общие механизмы группирования разрядов во всех пирамидных нейронах неокортекса.

4. Ддя нейронов характерно постоянство их ннтегративных свойств, что проявляется в высокой временной точности нейронных ответов на повторяющийся стимул в одинаковых условиях сетевого окружения. Данное заключение подтверждает базовую роль индивидуальных свойств нейронов в информационных процессах неокортекса.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Захарова Н.М; Карпук Н.Н: Жадин М.Н. Кроссхорреляционный анализ взаимосвязи в импульсации нейронов переживающих срезов неокортекса под воздействием микроволнового облучения //Биофизика, 1996, т.41, № 4, с,913-915.

2. Жадин М.Н; Карпук Н.Н. Влияние серотоиина на кросскорреляцию в активности нейронов переживающих срезов коры //ЖВНД, 1996, т.46, №3, с.547-551,

3. Luhmann HJ; KarpukN: Qu М; Zilles К. Neuronal migration disorders cause long-term structural and functional modifications //Europen Journal of Physiology, Supplement to Volume 433, № 6,1997, p.478.

4. Karpuk N: Luhmann HJ. Long-Term Cellular Dysfunction In Rat Neocortex With Focal Neuronal Migration Disorders //Proceedings of the 1st International Symposium "Electrical Activity of the Brain: Mathematical Models & Analytical Methods", Pushchino, May 25-28,1997, p.72.

5. Luhmann HJ; Karpuk N: Qu M; Zilles K. Characterization of neuronal migration disorders in neocortical structures. П. Intracellular in vitro recordings //J Neurophysiol, 1998, v.80, № 1, p.92-102.

6. Карпук H; Воробьев B.B. Зависимость различных типов группирования нейронных разрядов в неокортексе от их средней частоты in vivo и in vitro //ЖВНД, 2002, т.52, № 6, с.707-715.

7. Карпук Н: Воробьев В.В. Роль электрофизиологнческих свойств нейронов в механизмах группирования их разрядов в коре головного мозга//ЖВНД, 2003, т.53,№ 5, с.595-603.

8. KarpukN: Vorobyov V. Spike sequences and mean firing rate in rat neocortical neurons in vitro //Brain Research, 2003, v.973, p.16-30. v

Сокращения

АДП - адаптация частоты разрядов к уровню нейронной

деполяризации ДП - постспайковый деполяризующий потенциал ДП+-нейрон с ДП ДП--нейрон без ДП ИП - импульсная последовательность ИП+ - ИП с нарастающими МИИ ИП- -ИП с убывающими МИИ* крутизна - скорость изменения параметра МИИ '-межимпульсные интервалы МП - мембранный потенциал ПД - потенциал действия СГП - следовая гиперполяризация ТПСП - тормозный постсинаптический потенциал

Научное издание - ■

Автореферат Н.НЛСарпука

Налогом* льгота - общероссийский классификатор продукции ОК-005-93, том 2; 953000 - книги и брошккры.

18.12.03 г. Формат 60x90/16. Печать офсстнм. Бумага офсетная. Усл.печл. 1,0. Тираж 100 экз. Заїде 9949Р.

Отпечатано в Объединенном научно-техническом издательстве

Путинского намного центра РАН, 142290, г,Пушино Московской обл., проспект Науки, 3. ОНТИ.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Карпук, Николай Нестерович

I. Введение.

II. Обзор литературы.

1. Морфо-функциональные основы импульсной активности нейронов в коре головного мозга.

1.1 Структура новой коры и ее нейрональные элементы

1.2 Нейронная активность при внеклеточном отведении in vivo

1.3 Нейронная активность при внеклеточном отведении in vitro.

2. Нейронная активность при внутриклеточном отведении.

2.1. Типы и свойства нейронных разрядов

2.2. Следовая гиперполяризация и деполяризация

2.3. Адаптация частоты разрядов к уровню нейронной деполяризации.

2.4. Характеристика и источники вариабельности нейронной активности

3. Общая характеристика неокортикальных ответов.

III. Методы исследования

1. Внутриклеточная регистрация мембранных потенциалов.

1.1. Приготовление срезов мозга

1.2. Микроэлектродные параметры

1.3. Морфологическая идентификация нейронов

2. Внеклеточная регистрация нейронной активности

3. Параметры данных и их обработка.

3.1. Параметры мембранного потенциала.

3.2. Вычисление межимпульсных интервалов.

3.3. Параметры текущей частоты разрядов.

3.4. Вычисление импульсных последовательностей.

IV. Результаты исследования.

1. Общие электрофизиологические характеристики нейронов.

2. Типы импульсной активности нейронов

3. Динамика частоты нейронных разрядов.

4. Вызванные потенциалы нейронов при внеклеточной и внутриклеточной стимуляции

5. Импульсные последовательности.

5.1. Импульсные последовательности при внутриклеточном отведении потенциалов

5.2. Импульсные последовательности при внеклеточном отведении потенциалов

V. Обсуждение результатов

1. Общие электрофизиологические характеристики нейронов.

2. Типы нейронной импульсации.

3. Динамика текущей частоты нейронных разрядов.

4. Вызванные потенциалы нейронов.

5. Импульсные последовательности типа ИП+ и ИП-.

6. Внеклеточное отведение потенциалов.

VI. Выводы

Введение Диссертация по биологии, на тему "Импульсная активность неокортикальных нейронов при их длительной деполяризации"

Несмотря на свою сложность, все нервные системы подчиняются одинаковым общим принципам на уровне морфологической характеристики нейронных структур и механизмов передачи сигналов (Эделмен, Маунткасл, 1981). Исследование этих внутренних механизмов в головном мозге затрагивает не только фундаментальные аспекты его функционирования, но и открывает возможность целенаправленного поиска путей коррекции нарушений в восприятии и анализе поступающей информации.

Импульсная активность нейронов, возникающая при пороговой деполяризации нейронных мембран, является одним из наиболее динамичных процессов, участвующих в обработке и передаче информационных сигналов в коре головного мозга. При ассоциативной деятельности мозга частота нейронных разрядов возрастает и сопровождается усилением ритмичности разрядов и их группирования; усиливаются процессы синхронизации нейронов, повсеместно появляется тэта-ритм (Ливанов, 1989). При анализе механизмов этих явлений основная роль отводится преимущественно характеристикам нейронных сетей (Gray, 1994) и кооперативной активности нейронов (Жадин, 1994; Rose, Sieble, 1995; Shadlen, Newsome, 1998). Однако без учета свойств отдельных нейронов трудно объяснить, например, генерацию в различных структурах мозга ритмов одной и той же частоты при действии сенсорных раздражителей разных модальностей (Виноградова, 1975; Шуранова, 1977).

На существование взаимосвязей между группированием разрядов и внутренними свойствами нейронов указывают данные о резонансном характере вызванных колебаний мембранного потенциала (Hutcheon et al., 1996; Leung, 1998; Bilkey, Heinemann, 1999). Кроме того, показано, что возникновение ритмической активности в неокортексе наблюдаются в условиях изоляции от подкорковых влияний in vivo (Шуранова, 1977; Ignat'ev et al., 1986; Agladze et al., 1996), а также in vitro (Silva et al., 1991; Flint et al., 1997; Lukatch, Maclver, 1997) и в культуре неокортикальных клеток (Maeda et al., 1995). В последнее время стали выдвигаться концепции, согласно которым индивидуальные свойства нейронов играют более важную роль в выполнении когнитивных функций, чем это предполагалось раннее (Arshavsky, 2001). Становится очевидным, что кроме структурно-синаптических связей в неокортексе важную роль в синхронизации ритмической активности играют эндогенные свойства нейронов.

Однако в неокортексе импульсная активность нейронов крайне вариабельна из-за химических и электрических взаимодействий между нейронами. При большой плотности непрерывно флуктуирующих нейронов порядка 1000 и более в 1 мм нервной ткани (Мао et al., 2001) практически невозможно определить реальный вклад отдельного нейрона в сложнейшие информационные процессы неокортекса. Следовательно, для исследования роли нейрона в данных процессах необходимо, во-первых, максимально снизить спонтанные колебания мембранного потенциала и, во-вторых, детально исследовать изменения параметров нейронной импульсации при разных уровнях длительной деполяризации нейрональной мембраны.

Как это не удивительно, но описания экспериментов на неокортикальных нейронах с внутриклеточным отведением потенциалов при длительной деполяризации встречаются в научной литературе весьма редко. В большинстве подобных экспериментов деполяризацию, имитирующую синаптические возбуждение (Экклс, 1959), создавали в течение 0.1-1 сек (Stafstrom et al., 1984; Agmon, Connors, 1989; Amitai et al., 1990; Kawaguchi, 1993; Kang, Kayano,

1994; Chen et al., 1996; Schwindt et al., 1997; и др.). Предполагается, что основные нейрональные процессы in vivo происходят на протяжении этого отрезка времени после генерации потенциала действия. Однако известно, что адаптация частоты разрядов к уровню нейронной деполяризации (АДП, firing adaptation, spike adaptation), может продолжаться в течение 10 сек и более (Sanchez-Vives et al., 2000а, б). Если учесть, что требуется не меньше времени на восстановление исходного состояния нейрона (Bonds, 1991; Allison et al., 1993), то становится очевидным, что следовые процессы, порождаемые пороговой деполяризацией, могут продолжаться не менее 20-30 сек. Следовательно, для адекватного описания динамических параметров следовых процессов требуется регистрация мембранных потенциалов в течение длительной деполяризации.

Исследования механизмов упомянутой выше адаптации на уровне ионных каналов мембраны клеток показали, что данное явление сопровождается снижением вызванных синаптических ответов, увеличением амплитуды следовой гиперполяризации и мембранной проводимости клетки (Schwindt et al., 1988а, б). На энторинальной коре показано, что при определённом уровне деполяризации нейроны, проявляющие АДП, генерируют мембранные подпороговые осцилляции на частоте тэта-ритма (Schmitz et al., 1998; Bilkey, Heinemann, 1999). В то же время нейроны без АДП не проявляли указанного эффекта, в том числе и в медиальном септуме (Brazhnik, Fox, 1997) - водителе тэта-ритма гиппокампа (Vinogradova, 1995; Vinogradova et al., 1998; Sotty et al., 2003). Так как АДП обусловлена проявлением следовой гиперполяризации, которая в свою очередь обусловлена различными ионными проводимостями, то, очевидно, что ритмические процессы в головном мозге могут быть тесно связаны с внутриклеточными свойствами нейронов. Данное заключение было подтверждено в некоторых экспериментальных (Flint et al., 1997) и теоретических (Fuhrmann et al., 2002a) работах.

Наличие непрерывного обмена сигналами между клетками позволяет предположить, что определенные адаптационные фрагменты повсеместно встречаются в нейронной импульсации головного мозга и, очевидно, наиболее часто обнаруживаются в ответах сенсорных нейронов. Как показали исследования, реакции I кортикальных нейронов на афферентные стимулы различной модальности бывают, в основном, двух типов: с возрастающей и со снижающейся частотой разрядов (Виноградова, 1975; Шуранова, 1977). Так как понижение частоты нейронных разрядов сопровождается поляризацией мембраны (проявление АДП), а учащение - деполяризацией (Wilson, Kawaguchi, 1996; Cossart et al., 2003), то, вероятно, анализ подобных фрагментов импульсации при разных уровнях возбуждения нейрона позволяет оценить характер колебаний потенциала нейронной мембраны. При этом сравнение усредненных параметров этих фрагментов у различных нейронов, в частности, в разных зонах и слоях коры, у различных видов животных, по-видимому, дает возможность определить электрические характеристики эндогенных свойств нейронов, участвующих в ритмических, а следовательно, и в информационных процессах неокортекса.

С учетом изложенного, в настоящей работе "на переживающих срезах неокортекса крыс проводили внутриклеточное отведение мембранных потенциалов нейронов, при котором не наблюдались какие-либо спонтанные синаптические воздействия. Основное внимание уделяли тем характеристикам клеток, которые могли отражать их эндогенную способность к синхронной ритмической активности. С этой целью в потоках внутриклеточных разрядов, инициированных деполяризующим током, 1) выявляли фрагменты с определенными импульсными последовательностями, а именно, с прогрессивно возрастающими и убывающими межимпульсными интервалами (в качестве аналогов вышеупомянутых адаптационных процессов) и 2) исследовали взаимосвязь временных параметров этих последовательностей, градуальных колебаний мембранного потенциала со средней частотой нейронной импульсации (как характеристики уровня возбуждения нейрона). Полученные данные сравнивались с результатами аналогичных исследований, проведённых с использованием внеклеточного отведения нейронной активности на неокортексе кроликов в условиях in vivo и морских свинок in vitro.

II. Обзор литературы

Альтернативное название коры головного мозга - новая кора или неокортекс - отражает время появления ее на верхней ступени эволюции. То, что неокортекс развивался относительно быстро со времени своего появления на эволюционной сцене, указывает на его уникальную значимость в механизмах приспособления вида к непредвиденным условиям существования. Приспособительная реакция к этим условиям не могла быть запрограммирована в онтогенезе, так как невозможно создание действующей функции без необходимых предпосылок. Управление решением «непредвиденных» функций было возложено на неокортекс. Он достиг наибольшего развития у млекопитающих, претерпев многочисленные количественные и качественные изменения на всех уровнях нейронной организации, и сохранив многие свойства исходных структур. В филогенезе современных позвоночных (золотые рыбки -крысы — кошки - обезьяны — человек) наглядно видна зависимость размера головного мозга от размера новой коры как в абсолютном, так и в относительном выражении. Лавинообразное увеличение неокортекса является важной характеристикой эволюции млекопитающих. Как было показано морфологическими исследованиями, в процессе фило- и онтогенетической эволюции коры головного мозга отмечается возрастающее усовершенствование ее ассоциативных и проекционных полей, а также дифференцировка нейронной организации, связанная с увеличением количества разнообразных нейронов, изменением типа синаптических контактов, развитием шипикового аппарата (Карамян, 1976). На заключительном этапе эволюции у человека неокортекс участвует в формировании высших когнитивных функций, таких как речь, письмо, ассоциативное мышление, и, по-видимому, всех тех, с которыми связан феномен сознания. Тем не менее, неокортекс не является лишь автономной коллегией высших руководителей", многие его области входят в состав сенсорных и двигательных систем, обеспечивая обработку информации на среднем уровне. Считается, что каждая функция головного мозга всегда обеспечивается системной организацией, структурную основу которой составляют так называемые распределенные системы, и что неокортекс — всего лишь один из компонентов таких систем (Эделмен и Маунткасл, 1981; Ливанов, 1989). В то же время, не вызывает сомнения, что неокортекс является наиболее сложным из всех известных человеку образований.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Карпук, Николай Нестерович

Выводы

2. В нейронной активности неокортекса выявлены характерные импульсные последовательности (ИП) с прогрессивно нарастающими и убывающими МИИ со средней длительностью 0.4-0.6 сек. Обнаружена взаимосвязь линейного и нелинейного характера между параметрами ИП, следовой гиперполяризацией и средней частотой разрядов. Максимальное число спайков ИП (4050% от общего числа спайков в записи) наблюдалось при средней частоте разрядов 6.5-7.5 Гц, как в условиях in vitro, так и in vivo, что дает основание предполагать зависимость параметров ритмических процессов от эндогенных свойств нейронов.

4. Для нейронов характерно постоянство их интегративных свойств, что проявляется в высокой временной точности нейронных ответов на повторяющийся стимул в одинаковых условиях сетевого окружения. Данное заключение подтверждает базовую роль индивидуальных свойств нейронов в информационных процессах неокортекса.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Карпук, Николай Нестерович, Пущино

1. Бахарев Б.В., Жадин М.Н., Агладзе Н.Н. Ритмические процессы в биоэлектрической активности коры головного мозга при реакции активации: качественный нелинейный анализ с учетом рефрактерности //Биофизика, 2001, т.46, №4, с.715-723.

2. Бортник А.Т. Фоновая активность нейронов в переживающих срезах зрительной коры морской свинки //Нейрофизиология, 1988, т.20, № 6, с. 817-820.

3. Бортник А.Т., Якупова Л.П. Кросскорреляционный анализ фоновой импульсации нейронов в переживающих срезах неокортекса морской свинки //Нейрофизиология, 1991, т.23, №4, с.392-399.

4. Визитей Н.Н. Микроэлектродное исследование функциональных взаимоотношений близлежащих нейронов моторной коры кошки //Автореферат дисс. к.б.н., 1971, Ин-т зоологии АН Молд. ССР.

5. Виноградова О.С. Гиппокамп и память //М., "Наука", 1975,233 с.

6. Виноградова О.С. Обработка информации нейронами гиппокампа и связанных с ним структур //Автореферат дисс. д.б.н., Инс-т физиологии им. Л.А. Орбели АН Арм. ССР, 1982.

7. Виноградова О.С. Нейронаука конца второго тысячелетия: смена парадигм //ЖВНД, 2000, т.50, №5, с.743-774.

8. Гасанов Г.Г., Жадин М.Н., Мамедов З.Г., Абдулаева З.А. Колебательные процессы в активности корковых нейронов под влиянием серотонина //Физиологический журнал СССР им. И.М.Сеченова, 1979, t.LXV, №9, с. 1257-1262.

9. Годухин О.В., Малахова В.И., Калеменев С.В. Динамика функционального состояния переживающего среза мозга и факторы вызывающие его нарушение //Успехи физиологических наук, 1992, т.23, №1, с.40-57.

10. Голиков Н.В. Проблема местного и распространяющегося возбуждения в современной нейрофизиологии //В сб.: Механизмы местной реакции и распространяющегося возбуждения. J1., "Наука", 1970.

11. Жадин М.Н., Руднев Ю.Л., Приходько Н.Н. Коррелляционно-спектральный анализ импульсной активности нейронов коры головного мозга //Физиологический журнал СССР им. И.М.Сеченова, 1977, т.63, №9, с.1225-1229.

12. Жадин М.Н. Формирование ритмических процессов в биоэлектрической активности коры головного мозга //Biofizika, 1994, т.39,№1, с. 129-146.

13. Жадин М.Н., Бахарев Б.В., Якупова Л.П. Кросскорреляционный анализ активности разноудаленных клеток зрительной коры у бодрствующего кролика//ЖВНД, 1986, т.36, №3, с.529-537.

14. Жадин М.Н., Карпук Н.Н. Влияние серотонина на кросскорреляцию в активности переживающих срезов коры //ЖВНД, 1996, т.46, №3, с.547-550.

15. Карамян А.И. Эволюция конечного мозга позвоночных //М., "Наука", 1976, 256 с.

16. Карнуп С.В., Жадин М.Н. Взаимодействие фоново-активных корковых нейронов при выработке условного оборонительного рефлекса//ЖВНД, 1980, т.ЗО, №5, с.971-978.

17. Карнуп С.В., Коломоец А.В. Нейронные разряды в переживающих срезах неокортекса морской свинки при блокаде синаптической передачи аденазином //Нейрофизиология, 1987, т. 19, №6, с.816-824.

18. Карнуп С.В., Бортник А.Т., Жадин М.Н. Структура фоновой импульсации нейронов в тонких переживающих срезах неокортекса морской свинки //Нейрофизиология, 1985, т. 17, №4, с. 141-149.

19. Карпук Н.Н., Воробьев В.В. Зависимость различных типов группирования нейронных разрядов в неокортексе от их средней частоты in vivo и in vitro //ЖВНД, 2002, т.52, № 6, с.707-715.

20. Карпук Н.Н., Воробьев В.В. Роль электрофизиологических свойств нейронов в механизмах группирования их разрядов в коре головного мозга//ЖВНД, 2003, т.53, №5, с.595-603.

21. Коган А.Б. О некоторых свойствах импульсной активности нейронов разных слоев коры мозга //Современные проблемы электрофизиологии центральной нервной системы. B.C. Русинов, М„ "Наука", 1967, с.138-147.

22. Леськов И.Л., Карнуп С.В. Распространение возбуждения в переживающих срезах //Нейрофизиология, 1990, т.22, №4, с.472-481.

23. Ливанов М.Н. Избранные труды. Пространственно-временная организация потенциалов и системная деятельность головного мозга//М., "Наука", 1989, 400 с.

24. Мелехова A.M., Жадин М.Н., Подольский И.Я. О взаимосвязи в работе нейронов коры головного мозга кролика при условном следовом рефлексе //Материалы симпозиума 9-11 июня 1971,

25. Научный центр биологический исследований АН СССР, Пущино-на-Оке, 1973, с. 104-109.

26. Отмахов Н.А. Переживающие срезы мозга. Методические рекомендации //Нучный центр биологических исследований АН СССР в Пущине, ОНТИ, 1987, 70 с.

27. Потылицин Г.П. Анализ передачи информации нейронами //Дисс. к.ф-м.н., Ин-т биофизики, 1974.

28. Серков Ф.И. Современное состояние проблемы коркового торможения //Физиол. журнал, 1989, т.35, №6, с. 101-110.

29. Фифкова Е., Маршала Дж. Стереотасические атласы мозга кошки, кролика и крысы //Приложение. В кн. Я. Буреш, М. Петрань, И. Захар. Электрофизиологические методы исследования. (Русск. перевод). М., 1962, с.З84-426.

30. Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых мембран //М., "Наука", 1975, 406 с.

31. Шеперд Г. Нейробиология: В 2-х т.2. Пер. с англ. М., "Мир", 1987, 368 с.

32. Щуранова Ж.П. Исследование элементарных рабочих механизмов в коре большого мозга млекопитающих //М., "Наука", 1977, 199 с.

33. Эделмен Дж., Маунткасл В. Разумный мозг. Кортикальная организация и селекция групп в теории высших функций головного мозга. Под редакцией д-ра биологических наук Е.Н. Соколова//Перевод с английского. М., "Мир", 1981, 135 с.

34. Экклс Дж. Физиология синапсов //Перевод с английского. М., "Мир", 1966, 392 с.

35. Экклс Дж. Физиология нервных клеток //Перевод с английского. М., Изд-во иностранной литературы, 1959, 250 с.

36. Abbott LF, Varela JA, Sen К, Nelson SB. Synaptic depression and cortical gain control //Science 1997 Jan, 275(5297):220-4.

37. Agladze NN, Zhadin MN, Ignatev DA. Electrical activity of isolated rabbit cerebral cortex after direct application of acetylcholine //Neurosci Behav Physiol 1996 Nov, 26(6):500-6.

38. Agmon A, Connors BW. Repetitive burst-firing neurons in the deep layers of mouse somatosensory cortex //Neurosci Lett 1989 Apr 24,99(1-2): 137-41.

39. Aitken PG, Breese GR, Dudek FF and etc. Preparative methods for brain slices: a discussion //J Neurosci Methods, 59(1995): 139-149.

40. Allison JD, Casagrande VA, DeBruyn EJ, Bonds AB. Contrast adaptation in striate cortical neurons of the nocturnal primate bush baby (Galago crassicaudatus) //Vis Neurosci. 1993,10:1129-1139.

41. Amitai CY, Luhmann HJ, Prince DA. Burst generating and regular spiking layer V pyramidal neurons of rat neocortex have different morphological features //J Comp Neurol 1990, 296:598-613.

42. Angulo MC, Staiger JF, Rossier J, Audinat E. Developmental synaptic changes increase the range of integrative capabilities of an identified excitatory neocortical connection //J Neurosci 1999, 19(5): 1566-76.

43. Aoyagi T, Takekawa T, Fukai T. Gamma rhythmic bursts: coherence control in networks of cortical pyramidal neurons //Neural Comput 2003 May, 15(5):1035-61.

44. Arshavsky YI. Role of individual neurons and neural networks in cognitive functioning of the brain: a new insight //Brain Cogn 2001 Aug, 46(3):414-28.

45. Azouz R, Gray CM, Nowak LG, McCormick DA. Physiological properties of inhibitory interneurons in cat striate cortex //Cereb Cortex 1997 Sep, 7(6):534-45.

46. Azouz R, Gray CM. Cellular mechanisms contributing to response variability of cortical neurons in vivo //J Neurosci 1999 Mar, 19(6):2209-23.

47. Bacci A, Huguenard JR, Prince DA. Functional autaptic neurotransmission in fast-spiking interneurons: a novel form of feedback inhibition in the neocortex //J Neurosci 2003,23(3):859-66.

48. Beierlein M, Gibson JR, Connors BW. A network of electrically coupled interneurons drives synchronized inhibition in neocortex //Nat Neurosci 2000 Sep, 3(9):904-10.

49. Bethge M, Rotermund D, Pawelzik K. Optimal neural rate coding leads to bimodal firing rate distributions //Network 2003 May, 14(2):303-19.

50. Bilkey DK, Heinemann U. Intrinsic theta-frequency membrane potential oscillations in layer III/V perirhinal cortex neurons of the rat //Hippocampus 1999, 9(5):510-8.

51. Blatow M, Rozov A, Katona I, Hormuzdi SG, Meyer AH, Whittington MA, Caputi A, Monyer H. A novel network of multipolar bursting interneurons generates theta frequency oscillations in neocortex //Neuron 2003 Jun 5, 38(5):805-17.

52. Bonds AB. Temporal dynamics of contrast gain in single cells of the cat striate cortex //Vis Neurosci, 1991, 6:239-255.

53. Brazhnik ES, Fox SE. Intracellular recordings from medial septal neurons during hippocampal theta rhythm //Exp Brain Res 1997, 114:442-453.

54. Brumberg JC, Nowak LG, McCormick DA. Ionic Mechanisms Underlying Repetitive High-Frequency Burst Firing in Supragranular Cortical Neurons //J Neurosci 2000 Jul 1,20(13):4829-4843.

55. Brunei N, Hakim V, Richardson MJ. Firing-rate resonance in a generalized integrate-and-fire neuron with subthreshold resonance //Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys., 2003, 67(5 Pt 1):051916, Epub 2003 May 19.

56. Chen W, Zhang JJ, Hu GY, Wu CP. Electrophysiological and morphological properties of pyramidal and nonpyramidal neurons in the cat motor cortex in vitro //Neuroscience 1996 Jul, 73(l):39-55.

57. Chu Z, Galarreta M, Hestrin S. Synaptic interactions of late-spiking neocortical neurons in layer 1 //J Neurosci 2003 Jan 1, 23(1).96-102.

58. Cossart R, Aronov D, Yuste K. Attractor dynamics of network UP states in the neocortex //Nature, 2003, v.423, p.283-288.

59. Crill WE, Schwindt PC, Oakley JC. Enhanced transmission of glutamate current flowing from the dendrite to the soma in rat neocortical layer 5 neurons //Novartis Found Symp 2002, 241:61-8.

60. Deisz RA. The neocortical slice //Practical electrophysiological methods. Ed. H. Kettemann, R. Grantyn, USA, N-Y, 1992, p.45-50.

61. Deisz RA, Fortin G, Zieglgansberger W. Voltage dependence of excitatory postsynaptic potentials of rat neocortical neurons //J Neurophysiol 1991, 65:371-382.

62. Dermietzel R, Spray DC. Gap junctions in the brain: where, what type, how many and why? //Trends Neurosci 1993, 16:186-192.

63. Dingledine R, Dodd J, Kelly JS. The in vitro brain slice as a useful neurophysiological preparation for intracellular recording //J Neurosci Methods 1980, 2:323-362.

64. Douglas R.J., Martin K.A. Neocortex-//The Synaptic Organization of the Brain. Ed. Shepherd G.M., Oxford Univ. Press, 1990, p.389-438.

65. Duan H, Wearne SL, Rocher AB, Macedo A, Morrison JH, Hof PR. Age-related Dendritic and Spine Changes in Corticocortically Projecting Neurons in Macaque Monkeys //Cereb Cortex 2003 Sep, 13(9):950-961.

66. Erzurumlu RS, Kind PC. Neural activity: sculptor of 'barrels' in the neocortex //Trends Neurosci 2001 Oct, 24(10):5 89-95.

67. Franceschetti S, Guatteo E, Panzica F, Sancini G, Wanke E, Avanzini G. Ionic mechanisms underlying burst firing in pyramidal neurons: intracellular study in rat sensorimotor cortex //Brain Res 1995, 696:127-139.

68. Flint AC, Maisch US, Kriegstein AR. Postnatal development of low Mg2+. oscillations in neocortex //J Neurophysiol 1997, 78:1990-1996.

69. Foehring RC, Schwindt PC, Crill WE. Norepinephrine selectively reduces slow Ca2+- and Na+-mediated K+ currents in cat neocortical neurons //J Neurophysiol 1989 Feb, 61(2):245-256.

70. Froemke RC, Yang Dan. Spike-timing-dependent synaptic modification induced by natural spike trains //Nature, 2002, v.416, p.433-38.

71. Fuhrmann G, Markram H, Tsodyks M. Spike frequency adaptation and neocortical rhythms //J Neurophysiol 2002 Aug, 88(2):761-70.

72. Fuhrmann G, Segev I, Markram H, Tsodyks M. Coding of temporal information by activity-dependent synapses //J Neurophysiol 2002 Jan, 87(l):140-8.

73. Gabbott PL, Somogyi P. Quantitative" distribution of GABA-immunoreactive neurons in the visual cortex (area 17) of the cat //Exp Brain Res 1986, 61(2):323-31.

74. Gatter КС, Powell TP. The projection of the locus coeruleus upon the neocortex in the macaque monkey//Neuroscience 1977, 2(3):44l-5.

75. Gibson JR, Beierlein M, Connors BW. Two networks of electrically coupled inhibitory neurons in neocortex //Nature, 1999, v.402, No.6757, p.75-9.

76. Gilbert CD, Wiesel TN. Columnar specificity of intrinsic horizontal and corticocortical connections in cat visual cortex //J Neurosci 1989 Jul, 9(7):2432-42.

77. Gray CM. Synchronous oscillations in neuronal systems: mechanisms and functions //J Comput Neurosci 1994 Jun, 1(1-2): 11-38.

78. Gray CM, McCormick DA. Chattering cells: superficial pyramidal neurons contributing to the generation of synchronous oscillations in the visual cortex see comments. Eng//Science 1996, 274(5284):109-13.

79. Gray CM, Engel AK, Konig P, Singer W. Synchronization of oscillatory neuronal responses in cat striate cortex: temporal properties //Vis Neurosci 1992, 8:337-347.

80. Greene C, Schwindt P, Crill W. Metabotropic receptor mediated afiterdepolarization in neocortical neurons //Eur J Pharmacol 1992, 226:279-280.

81. Haj-Dahmane S, Andrade R. Calcium-activated cation nonselective current contributes to the fast afterdepolarization in rat prefrontal cortex neurons//J Neurophysiol 1997, 78:1983-1989.

82. Hebb D.O. The Organization of Behaviour //Wiley, New York, .1949.

83. Hestrin S. Different glutamate receptor channels mediate fast excitatory synaptic currents in inhibitory and excitatory cortical neurons //Neuron 1993, 11:1083-1091.

84. Hodgkin AL, Huxley AF. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve //Journal of Physiology, 1952, v.l 17, p.500-544.

85. Hubel DH, Wiesel TN. Ferrier lecture. Functional architecture of macaque monkey visual cortex //Proc R Soc Lond В Biol Sci, 1977, v.198, No.1130, p. 1-59.

86. Hutcheon B, Miura RM, Puil E. Subthreshold membrane resonance in neocortical neurons //J Neurophysiol 1996 Aug, 76(2):683-97.

87. Ignat'ev DA, Agladze NN, Zhadin MN. Effect of serotonin and acetylcholine on electrical activity of the isolated rabbit cortex //Neurosci Behav Physiol 1986 Sep-Oct, 16(5):376-83.

88. Johnson MJ, Alloway KD. Sensory modulation of synchronous thalamocortical interactions in the somatosensory system of the cat //Exp Brain Res 1994, 102:181-197.

89. Johnston D, Magee JC, Colbert CM, Cristie BR. Active properties of neuronal dendrites//Annu Rev Neurosci 1996, 19:165-86.

90. Jones EC, Hendry SH. Basket cells //Cerebral cortex. New York: Plemum press., 1984, p.309-336.

91. Kahana MJ, Seelig D, Madsen JR. Theta returns //Curr Opin Neurobiol 2001 Dec, ll(6):739-44.

92. Kamioka H, Maeda E, Jimbo Y, Robinson HP, Kavvana A. Spontaneous periodic synchronized bursting during formation of mature patterns of connections in cortical cultures //Neurosci Lett 1996 Mar 15, 206(2-3): 109-112.

93. Kang Y, Kayano F. Electrophysiological and morphological characteristics of layer VI pyramidal cells in the cat motor cortex //J Neurophysiol 1994 Aug, 72(2):578-91.

94. Kang Y. Depolarization-induced slow potentiation of depolarizing afterpotential //Neuroreport 1997, 8:1509-1514.

95. Karnup SV. Background firing activity in guinea-pig neocortex in vitro //Neuroscience 1992 Jun, 48(4):915-24.

96. Karpuk N, Vorobyov V. Spike sequences and mean firing rate in rat neocortical neurons in vitro //Brain Research, 2003, v. 973, No.l, p. 1630.

97. Kawaguchi Y. Groupings of nonpyramidal and pyramidal cells with specific physiological and morphological characteristics in rat frontal cortex //J Neurophysiol 1993 Feb, 69(2):416-31.

98. Kim U, McCormick DA. The functional influence of burst and tonic firing mode on synaptic interactions in the thalamus //J Neurosci 1998 Nov, 18(22):9500-16.

99. Kim U, McCormick DA. Functional and ionic properties of a slow afterhyperpolarization in ferret perigeniculate neurons in vitro //J Neurophysiol 1998 Sep, 80(3): 1222-35.

100. Kirov SA, Sorra KE, Harris KM. Slices have more synapses than perfiision-fixed hippocampus from both young and mature rats //J Neurosci 1999 Apr 15, 19(8):2876-86.

101. Koch C. Computation and the single neuron //Nature, 1997, v.385, p.207-210.

102. Ku YH, Wang XQ. Favored patterns in spontaneous spike trains //Brain Research, 1991, 559:241-248.

103. Leung LS. Generation of theta and gamma rhythms in the hippocampus //Neurosci Biobehav Rev 1998 Mar, 22(2):275-90.

104. Ling DS, Benardo LS. Restrictions on inhibitory circuits contribute to limited recruitment of fast inhibition in rat neocortical pyramidal cells //J Neurophysiol, 1999, 82(4): 1793-807.

105. Lubke J, Markram H and etc. Frequency and dendritic distribution of autopses//J Neurosci, 1996, 16(10): 3209-3218.

106. Luhmann HJ, Karpuk N, Qu M, Zilles K. Characterization of neuronal migration disorders in neocortical structures. II. Intracellular in vitro recordings //J Neurophysiol, 1998, 80(1):92-102.

107. Lukatch HS, Maclver MB. Physiology, pharmacology, and topography of cholinergic neocortical oscillations in vitro //J Neurophysiol 1997 May, 77(5):2427-45.

108. Maeda E, Robinson HP, Kawana A. The mechanisms of generation and propagation of synchronized bursting in developing networks of cortical neurons //J Neurosci, 1995, 15(10):6834-6845.

109. Magee JC, Carruth M. Dendritic voltage-gated ion channels regulate the action potential firing mode of hippocampal CA1 pyramidal neurons //J Neurophysiol, 1999, 82(4): 1895-901.

110. Magee JC, Johnston D. A synaptically controlled, associative signal for Hebbian plasticity in hippocampal neurons see comments. //Science, 1997, 275:209-213.

111. Mainen ZF, Sejnowski TJ. Reliability of spike timing in neocortical neurons//Science, 1995, 268(5216):1503-6.

112. Mainen ZF, Sejnowski TJ. Influence of dendritic structure on firing pattern in model neocortical neurons //Nature, 1996, 382(6589):363-6.

113. Mao BQ, Hamzei-Sichani F, Aronov D, Froemke RC, Yuste R. Dynamics of spontaneous activity in neocortical slices //Neuron, 2001, v.32, p.883-898.

114. Markram H, Lubke J, Frotscher M, Sakmann B. Regulation of synaptic efficacy by coincidence of postsynaptic APs and EPSPs //Science, 1997, 275(5297):213-215.

115. Markram H, Tsodyks M. Redistribution of synaptic efficacy between neocortical pyramidal neurons //Nature 1996, 382:807-810.

116. Mason A, Larkman A. Correlations Between Morphology and Electrophysiology of Pyramidal Neurons in Slices of Rat Cortex. II. Electrophysiology//J Neurosci, 1990, 10(5):1415-1428.

117. Masuda N, Aihara K. Ergodicity of spike trains: when does trial averaging make sense? //Neural Comput 2003 Jun, 15(6): 1341-72.

118. McCormick DA, Wang Z, Huguenard J. Neurotransmitter control of neocortical neuronal activity and excitability //Cereb Cortex 1993, 3:387-398.

119. McCormick DA, Connors BW, Lighthall JW, Prince DA. Comparative electrophysiology of pyramidal and sparsely spiny stellate neurons of the neocortex //J Neurophysiol 1985 Oct, 54(4):782-806.

120. Mittmann T, Linton SM, Schwindt P, Crill W. Evidence for persistent Na+ current in apical dendrites of rat neocortical neurons from imaging of Na+-sensitive dye //J Neurophysiol 1997 Aug, 78(2): 1188-92.

121. Nowak LG, Sanchez-Vives MV, McCormick DA. Influence of low and high frequency inputs on spike timing in visual cortical neurons //Cereb Cortex 1997 Sep, 7(6):487-501.

122. Pennartz CM, De JM, Geurtsen AM, Sluiter AA, Hermes ML. Electrophysiological and morphological heterogeneity of neurons in slices of rat suprachiasmatic nucleus //J Physiol Lond 1998 Feb 1, 506(Pt 3):775-793.

123. Rockel A J, Hiorns RW, Powell TP. Proceedings: Numbers of neurons through full depth of neocortex //J Anat. 1974 Nov, 118(2):371-380.

124. Rose G, Siebler M. Cooperative effects of neuronal ensembles //Exp Brain Res 1995, 106:106-110.

125. Sanchez-Vives MV, McCormick DA. Cellular and network mechanisms of rhythmic recurrent activity in neocortex //Nat. Neurosci., 2000, v.3, p. 1027-1034 .

126. Sanchez-Vives MV, Nowak LG, McCormick DA. Membrane mechanisms underlying contrast adaptation in cat area 17 in vivo //J Neurosci 2000 Jun 1,20(11):4267-85.

127. Sanchez-Vives MV, Nowak LG, McCormick DA. Cellular mechanisms of long-lasting adaptation in visual cortical neurons in vitro //J Neurosci 2000 Jun 1, 20(11):4286-99.

128. Sanger TD. Neural population codes //Curr Opin Neurobiol 2003 Apr, 13(2):238-49.

129. Schaefer AT, Larkum ME, Sakmann B, Roth A. Coincidence detection in pyramidal neurons is tuned by their dendritic brancing pattern //J Neurophysiol, 2003, v.89, p.3143-3154 .

130. Schmitz D, Gloveli T, Behr J, Dugladze T, Heinemann U. Subthreshold membrane potential oscillations in neurons of deep layers of the entorhinal cortex //Neuroscience, 1998, 85(4):999-1004.

131. Schroder R, Luhmann HJ. Morphology, electrophysiology and pathophysiology of supragranular neurons in rat primary somatosensory cortex//Eur J Neurosci, 1997, 9(l):163-76.

132. Schwindt P, O'Brien JA, Crill W. Quantitative analysis of firing properties of pyramidal neurons from layer 5 of rat sensorimotor cortex //J Neurophysiol, 1997, 77:2484-2498.

133. Schwindt PC, Spain WJ, Foehring RC, Stafstrom CE, Chubb MC, Crill WE. Multiple potassium conductances and their functions in neurons from cat sensorimotor cortex in vitro //J Neurophysiol, 1988, 59(2):424-449.

134. Schwindt PC, Spain WJ, Foehring RC, Chubb MC, Crill WE. Slow conductances in neurons from cat sensorimotor cortex in vitro and their role in slow excitability changes //J Neurophysiol, 1988, 59(2):450-467.

135. Schwindt PC. Ionic Currents Governing Input-Output Relations of Betz Cells //Single Neuron Computation. Neural Nets: Foundation to Applications, 1992, c.235-258.

136. Shadlen MN, Newsome WT. The variable discharge of cortical neurons: implications for connectivity, computation, and information coding //J Neurosci, 1998, 18(10):3870-96.

137. Shadlen MN, Nevvsome WT. Noise, neural codes and cortical organization //Curr Opin Neurobiol, 1994,4(4):569-79.

138. Shu Y, Hasenstaub A, McCormick DA. Turning on and off recurrent balanced cortical activity //Nature, 2003, v.423, p.288-293.

139. Silva LR, Amitai Y, Connors BW. Intrinsic oscillations of neocortex generated by layer 5 pyramidal neurons //Science 1991, 251(4992):432-5.

140. Sloper JJ. An electron microscopic study of the neurons of the primate motor and somatic sensory cortices //J Neurocytol, 1973, 2(4):351-9.

141. Spain WJ, Schwindt PC, Crill WE. Post-inhibitory excitation and inhibition in layer V pyramidal neurones from cat sensorimotor cortex //J Physiol Lond, 1991, 434:609-626.

142. Stafstrom CE, Schwindt PC, Crill WE. Repetitive firing in layer V neurons from cat neocortex in vitro //J Neurophysiol, 1984,52:264-277.

143. Steriade M, Amzica F, Contreras D. Synchronization of fast (30-40 Hz) spontaneous cortical rhythms during brain activation //J Neurosci, 1996,16(1):392-417.

144. Tanaka E, North RA. Actions of 5-hydroxytryptamine on neurons of the rat cingulate cortex //J Neurophysiol, 1993, 69:1749-1757.

145. Thomson AM. Quantal analysis of synaptic processes in the neocortex //C R Acad Sci III, 1998, 321(2-3): 131-3.

146. Thomson AM, Deuchars J. Synaptic interactions in neocortical local circuits: dual intracellular recordings in vitro //Cereb Cortex, 1997, 7(6):510-22.

147. Thomson AM, Deuchars J. Temporal and spatial properties of local circuits in neocortex//Trends Neurosci, 1994, 17:119-126.

148. Tiesinga PH, Jose JV, Sejnowski TJ. Comparison of current-driven and conductance-driven neocortical model neurons with Hodgkin-Huxley voltage-gated channels //Phys Rev E Stat Phys Plasmas Fluids Relat Interdiscip Topics 2000 Dec,62(6Pt B):8413-9.

149. Timofeev I, Grenier F, Steriade M. Impact of intrinsic properties and synaptic factors on the activity of neocortical networks in vivo //J Physiol Paris 2000 Sep-Dec,94(5-6):343-55.

150. Tucker TR, Katz LC. Spatiotemporal patterns of excitation and inhibition evoked by the horizontal network in layer 2/3 of ferret visual cortex //J Neurophysiol 2003 Jan, 89(l):488-500.

151. Vinogradova OS, Kitchigina VF, Zenchenko CI. Pacemaker neurons of the forebrain medical septal area and theta rhythm of the hippocampus//Membr Cell Biol, 1998, ll(6):715-25.

152. Vinogradova OS. Expression, control, and probable functional significance of the neuronal theta-rhythm //Prog Neurobiol, 1995, 45:523-583.

153. Volgushev M, Chistiakova M, Singer W. Modification of discharge patterns of neocortical neurons by induced oscillations of the membrane potential//Neuroscience 1998 Mar, 83(l):15-25.

154. Vorobev NA, Bakharev BV, Pavlik VD, Zhadin MN. Phase relationships between the rhythmic activity of cortical structures of therabbit at different midbrain reticular formation stimulation frequencies //Neurosci Behav Physiol 1996 Jan, 26(1):55-61.

155. Wang Z, McCormick DA. Control of firing mode of corticotectal and corticopontine layer V burst-generating neurons by norepinephrine, acetylcholine, and 1S,3R-ACPD//J Neurosci, 1993, 13:2199-2216.

156. Wenning G, Obermayer K. Activity driven adaptive stochastic resonance //Phys Rev Lett. 2003, 90(12):120602, Epub 2003 Mar 27.

157. Wilson C.J., Kawaguchi Y. The origin of two-state spontaneous membrane potential fluctuations of neostriatal spiny neurons //J Neurosci, 1996, v. 16, № 7, p.2397-2410.

158. Xiang Z, Huguenard JR, Prince DA. Cholinergic switching within neocortical inhibitory networks //Science 1998 Aug, 281(5379):985-8.

159. Yuste R, Peinado A, Katz LC. Neuronal domains in developing neocortex//Science, 1992,257:665-669.

160. Zador A. Impact of synaptic unreliability on the information transmitted by spiking neurons //J Neurophysiol 1998, 79(3): 1219-29.

161. Zhou FM, Hablitz J J. Morphological properties of intracellular^ labeled layer I neurons in rat neocortex //J Comp Neurol 1996 Dec, 376(2): 198-213.

162. Zhou FM, Hablitz JJ. Layer I neurons of rat neocortex. I. Action potential and repetitive firing properties //J Neurophysiol 1996 Aug, 76(2):651-67.

Информация о работе

Карпук, Николай Нестерович
кандидата биологических наук
Пущино, 2004
ВАК 03.00.02

Диссертация

Импульсная активность неокортикальных нейронов при их длительной деполяризации - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы