Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Кальцийзависимые формы пластичности в нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Коршунова, Татьяна Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Раздел I. Механизмы синаптической пластичности

1. Модели синаптической пластичности нейронов морского моллюска аплизия.

1.1. Исследование пресинаптических механизмов фасилитации сенсомоторных синаптических взаимодействий у аплизии

1.2. Исследование постсинаптических механизмов фасилитации сенсомоторных синаптических взаимодействий у аплизии

2. Модели синаптической пластичности нейронов виноградной улитки

2.1. Организация нейронной сети, лежащей в основе оборонительного поведения виноградной улитки

2.2. Исследование механизмов внутриклеточно вызванной потенциации в нейронах виноградной улитки.

2.3. Модель независимой специфической регуляции эффективности различных синаптических связей у одних и тех же нервных клеток

2.4. Роль ионов кальция в "подкрепляющем" эффекте, вызываемом стимуляцией единичного модуляторного серотонинергического нейрона

Раздел II. Нейроспецифические гены, связанные с реализацией оборонительного поведения виноградной улитки

ГЛАВА И. МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ

1. Эксперименты с аппликацией глутамата

2. Изолирование и помещение нейронов в культуру

3. Иммунохимическое окрашивание нейронов

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Раздел I. Изучение постсинаптических механизмов, лежащих в основе синаптической пластичности

1. Реакция командных интернейронов на аппликацию 1-глутамата

2. Фасилитирующее действие серотонина .Л.

3. Влияние ВАРТА на фасилитацию, вызванную серотонином

4. Действие тапсигаргина приводит к увеличению амплитуды Глу-ПСП

5. Действие кофеина приводит к увеличению амплитуды Глу-ПСП.

6. Фасилитирующий эффект внутриклеточной стимуляции командного интернейрона

7. Влияние гепарина на эффект фасилитации, вызванный серотонином

8. Влияние серотонина на рецепторы к глутамату

Раздел II. Нейротрофическая роль пептида CNP

1. Иммунохимическое исследование локализации продуктов гена HCS2 в командных интернейронах, переживающих в культуре

2. Влияние пептида CNP4 на развитие нейронов в культуре

ГЛАВА IV. ОБЩЕЕ ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Раздел I. Постсинаптические механизмы, лежащие в основе синаптической пластичности

1. Реакция командных интернейронов на аппликацию 1-глутамата.

2. Фасилитирующее действие серотонина

3. Ключевая роль ионов кальция в вызванной серотонином фасилитации

3.1. Участие инозитолтрифосфата в эффекте фасилитации, обусловленном серотонином

3.2. Фасилитирующее влияние может оказывать не только серотонин

3.3. Увеличение концентрации ионов кальция - необходимое условие для возникновения вызванной серотонином фасилитации

4. Влияние серотонина связано с увеличением числа и/или проводимости отдельных каналов не NMDA-типа рецепторов на мембране командного интернейрона

Раздел II. Нейротрофическая роль пептида CNP

1. Влияние пептида CNP4 на развитие нейронов в культуре

Раздел III. Роль кальция в пластичности командных интернейронов оборонительного поведения виноградной улитки - обобщающая модель.

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Кальцийзависимые формы пластичности в нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки"

В настоящее время пластичность нервной системы остается в нейробиологии одним из основных предметов исследования. Удачным объектом для нейрофизиологических исследований считается нервная система моллюсков (Сахаров, 1974; Kandel, 1980; Соколов, 1981; Carew et al., 1981; Балабан и Захаров, 1992 и др.). Моллюски способны не только к элементарным формам обучения, таким как привыкание и сенситизация, но и к ассоциативным формам пластичности (Kandel, 1980; Максимова и Балабан, 1983; Farley and Alkon, 1985; Carew and Sahley, 1986; Lederhendler et. al., 1986; Воронин, 1987; Glanzman, 1995; Montarollo et al., 1986; Балабан и Захаров, 1992; Matzel et al., 1990; Никитин и Козырев, 1991 и др.). При этом моллюски обладают относительно простым строением нервной системы, с небольшим, по сравнению с позвоночными животными, количеством достаточно крупных нервных клеток - что позволяет описать нервные сети, лежащие в основе различных форм поведения, определить локализацию пластических изменений в этих нейронных сетях, детализируя исследование до молекулярного уровня. По сравнению с экспериментами на позвоночных животных, на моллюсках более доступно изучение пластичности на уровне отдельных идентифицированных нейронов и синапсов и проведение экспериментов на моделях, редуцированных до нескольких нейронов. Нервные клетки моллюсков, кроме того, являются удачным объектом для проведения экспериментов в культуре нервной ткани, что позволяет изучать особенности роста нервных отростков и формирования нейронных сетей.

Благодаря исследованиям на моллюсках, стало известно, что эффективность синаптической передачи между двумя (пре- и постсинаптическим) нейронами может изменяться под действием третьего, модулирующего элемента. Показано, что модулятором синаптических взаимодействий в нейронных сетях, лежащих в основе оборонительного поведения моллюска Aplysia и виноградной улитки (Kandel and Schwartz, 1982; Zakharov and Balaban, 1991) служит серотонин.

Модулирующее действие серотонина может инициировать изменение содержания ионов свободного кальция в нейронах. Изменение концентрации ионов кальция - один из важнейших факторов, который опосредует практически все процессы, происходящие в нервной клетке, в том числе и синаптическую пластичность. На клеточных моделях была показана ключевая роль увеличения концентрации ионов кальция в пресинаптическом нейроне для синаптической фасилитации (Byrne and Kandel, 1996; Balaban, 2002; Antonov et al., 2003).

Долгое время считалось, что у моллюсков увеличение амплитуды ВПСП в постсинаптическом нейроне может быть обусловлено исключительно механизмами пресинаптической фасилитации. В последнее время появились исследования, в которых было показано, что постсинаптические механизмы также вносят вклад в синаптическую фасилитацию и подчеркивалась роль ионов кальция в этих процессах (Chitwood et al., 2001; Malyshev and Balaban, 1999; Никитин и Козырев, 2002a).

Нейронная сеть, лежащая в основе оборонительного поведения виноградной улитки включает четыре основных функциональных класса нейронов: сенсорные нейроны, моторные нейроны, премоторные (командные)интернейроны и модуляторные нейроны (Захаров, 1992; Балабан и Захаров, 1992). Нейромедиатор серотонин играет ключевую роль в модуляции работы этой нервной сети (Zakharov et al., 1995). Предполагается, что одним из локусов пластичности в нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки являются синаптические взаимодействия между сенсорными нейронами и командными интернейронами (Zakharov et al., 1995; Balaban, 2002). Показано, что серотонин оказывает фасилитирующее влияние на взаимодействия между сенсорными и командными интернейронами и в этом процессе участвуют пресинаптические механизмы: сенсорные нейроны специфически чувствительны к серотонину и их реакция выражается в увеличении количества выбрасываемого медиатора (Zakharov et al., 1995;

Балабан и Захаров, 1992; Balaban, 2002). Однако, командные интернеГфОны не проявляют непосредственной реакции на серотонин, но изменяют свою возбудимость при сильной активации модуляторных серотонинергических нейронов (Балабан и Захаров, 1992).

Возможность участия постсинагггических механизмов в развитии синаптической пластичности между сенсорными и командными интернейронами оборонительного поведения виноградной улитки при модулирующем участии серотонина подчеркивалась ранее (Малышев и др., 1997), однако специального подробного исследования этого вопроса не проводилось.

Эксперименты с внутриклеточной высокочастотной тетанизацией командных интернейронов оборонительного поведения виноградной улитки показали увеличение амплитуды ВПСП, вызванных тестирующей стимуляцией интестинального нерва. Для возникновения внутриклеточно индуцированной потенциации синаптических ответов командных интернейронов необходимым условием оказалось увеличение концентрации ионов кальция в командном интернейроне (Malyshev and Balaban, 1999).

Прямое действие серотонина на постсинаптическую область глутаматергических синаптических взаимосвязей в нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки показано не было. Обнаружение глутаматергической природы моносинаптических взаимодействий между механосенсорными нейронами и командными интернейронами оборонительного поведения (Bravarenko et al., 2003) позволяет провести эксперименты в условиях "искусственного синапса", исключающих участие пресинаптического нейрона - апплицируя глутамат на мембрану постсинаптического нейрона можно исследовать механизмы действия серотонина на этом уровне и уделить особое внимание роли ионов кальция и рецепторов к глутамату.

Относительно недавно был изолирован и описан ген, специфически экспрессирующийся преимущественно и наиболее стабильно только в командных интернейронах оборонительного поведения виноградной улитки (Bogdanov et al., 1994; Bogdanov et al., 1998). Кодируемый геном HCS2 белок-предшественник имеет в своем составе кальци«связывающий фрагмент и четыре нейропептида, три из которых (CNP2, CNP3, CNP4) потенциально амидируемы и имеют сходную последовательность аминокислот Tyr-Pro-Arg-X-Gly на С-конце. Изучение условий, влияющих на уровень экспрессии этого гена, специфичного для командных интернейронов оборонительного поведения, показало, что уровень экспрессии этого гена HCS2 возрастает под влиянием стрессирующих воздействий на животное (сопровождающихся увеличением активности модуляторных серотонинергических нейронов оборонительного поведения), а также при аппликации на изолированную нервную систему серотонина и веществ, увеличивающих внутриклеточную концентрацию свободного кальция. В условиях стрессирующей стимуляции этот ген дополнительно экспрессируется и в некоторых других нейронах, преимущественно относящихся к сети оборонительного поведения (Balaban et al., 2001а). Функциональная роль гена HCS2, регуляция экспрессии которого происходит при участии ионов кальция и который кодирует кальцийсвязывающий белок, остается до конца не выясненной. Нейромедиаторы, принимающие участие в работе различных нейронных сетей у взрослых животных, могут принимать участие также в восстановлении этих нейронных сетей при повреждениях или при формировании этих нейронных сетей в процессе онтогенеза (Haydon et al., 1984; Cohan and Kater, 1989; Zheng et al., 1994; Zhong et al., 1996; Feng et al., 1997) и, вероятно, пептид CNP4 может являться именно таким фактором. Для исследования возможной роли пептида CNP4 в перестройках нейронной сети оборонительного поведения улитки, как фактора, оказывающего влияние на рост и навигацию отростков, необходимо проведение исследования влияния пептида CNP4 на изолированные нейроны, помещенные в культуру.

Суммируя все выше сказанное, можно заключить, что серотонин участвует в пластических процессах, которые могут происходить как при изменении эффективности синаптических взаимодействий между отдельными нейронами в нейронной сети, лежащей в основе оборонительного поведения виноградной улитки, так и в перестройках структуры и связей этой нейронной сети. Механизмы действия серотонина являются предметом специального исследования.

ПЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель настоящей работы заключаются в исследовании роли инициированного серотонином увеличения внутриклеточной концентрации ионов^кальция" в изменениях эффективности синаптических взаи^действий меэвду сенсорными и командными нейронами и изменениях, связанных с морфологическими перестроГжами в нейронной сети оборонительного поведения. Для достижения данной цели поставлены следующие задачи:

1. Смоделировать пресинаптическое воздействие путем аппликации глутамата из микропипетки на мембрану синаптически изолированного командного интернейрона и зарегистрировать реакцию постсинаптической мембраны (вызванные глутаматом постсинаптические потенциалы - Глу-ПСП).

2. Исследовать влияние серотонина на амплитуду Глу-ПСП в данной модели.

3. Определить роль ионов кальция в изменении амплитуды Глу-ПСП, обусловленном серотонином.

4. Выяснить роль рецепторов глутамата в опосредовании изменений амплитуды Глу-ПСП

5. Определить локализацию кальцийзависимого белка-предшественника, кодируемого геном HCS2, специфичным для командного интернейрона оборонительного поведения, и продуктов его процессинга в изолированных командных интернейронах, помещенных в культуру ткани.

6. На изолированных нейронах, длительно содержащихся в культуре, исследовать влияние кодируемого геном HCS2 нейропептида CNP4 на рост отростков нейронов плевральных ганглиев, большинство из которых принимает участие в оборонительном поведении.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Коршунова, Татьяна Алексеевна

ВЫВОДЫ

1. Серотонин оказывает фасилитирующее действие на ответы командного интернейрона оборонительного поведения в модели синапса, в которой пресинаптический выброс нейромедиатора заменен локальной аппликацией глутамата на мембрану, что позволяет сделать вывод о постсинаптических механизмах наблюдаемой фасилитации.

2. Инъекция в командный интернейрон хелатора кальция устраняет появление фасилитирующего эффекта серотонина на амплитуду вызванных глутаматом постсинаптических потенциалов. Напротив, воздействия на командный интернейрон, приводящие к увеличению внутриклеточного содержания свободного кальция приводят к возрастанию амплитуды реакции нейрона, сходному с эффектом серотонина. Увеличение концентрации ионов кальция в постсинаптическом нейроне является необходимым и достаточным условием для возрастания амплитуды ответов на нейромедиатор.

3. Инъекция в командный интернейрон гепарина (антагониста IP3 рецепторов), значительно снижает фасилитирующий эффект серотонина на амплитуду вызванных глутаматом постсинаптических потенциалов. Это указывает на то, что одним из источников свободных ионов кальция при действии серотонина на командный интернейрон является внутриклеточное депо.

4. Фасилитирующий эффект серотонина устраняется воздействием блокатора глутаматных рецепторов не-NMDA типа (DNQX). Действие серотонина на командный интернейрон, возможно, приводит к увеличению количества рецепторов к глутамату не NMDA типа на определенных участках мембраны этого нейрона.

5. Длительные пластические изменения в нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки могут быть опосредованы кальцийзависимым увеличением выброса нейропептида (кодируемого геном HCS2), имеющего нейроростовое действие.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Коршунова, Татьяна Алексеевна, Москва

1. Балабан П.М., Литвинов Е.Г. Командные нейроны в дуге безусловного рефлекса виноградной улитки //Журн. высш. нервн. деят. 1977. Т. 27.№ 3. С. 538-544.

2. Балабан П.М., Браваренко Н.И., Захаров И.С. Нейрохимическая основа возвратного торможения в рефлекторной дуге оборонительной реакции // Журн. высш. нерв. деят. 1991. Т. 41. № 5. С. 1033-1038.

3. Балабан П.М., Захаров И.С. Обучение и развитие: общая основа двух явлений.// М: Наука, 1992.

4. Балабан П.М., Браваренко Н.И., Воронин Л.Л., Гусев П.В. Длительная потенциация в центральной нервной системе виноградной улитки после внутриклеточной тетанизации// Доклады Академии наук. 1995. Т. 343. №4. с. 563-566.

5. Воронин Л.Л. Исследование элементарных нейрофизиологических механизмов обучения// Успехи физиол. Наук. 1987 Т. 18 №2. с. 76-97.

6. Захаров И.С. Оборонительное поведение виноградной улитки// ЖВНД 1992. том 42. вып 6. с.1156-1170.

7. Иерусалимский В.Н., Захаров И.С., Палихова Т.А., Балабан П.М. Нервная система и картирование нейронов брюхоногого моллюска Helix lucorum L.// Журн. Высш. Нервн. Деят. 1992.42. 6. стр. 1075-1089.

8. Коршунова Т.А., Малышев А.Ю., Захаров И.С., Иерусалимский В.Н., Балабан П.М. Функции пептида CNP4 кодируемого геном HCS2 в нервной системе Helix lucorum// ЖВНД 2005. Т. 55. №2.

9. Логунов Д.Б., Балабан П.М. Моносинаптическая связь между идентифицированными нейронами виноградной улитки// ДАН СССР. 1979. Т. 240. №1. с. 237-240.

10. Максимова О.А., Балабан П.М. Нейронные механизмы пластичности поведения //М. Наука. 1983. 126 с.

11. Малышев А.Ю., Браваренко Н.И., Пивоваров А.С., Балабан П.М. Влияние уровня серотонина на постсинаптически индуцированную потенциацию ответов нейронов улитки//ЖВНД. 1997. Т.47. №3. с. 553-562.

12. Малышев А.Ю. Анализ механизмов внутриклеточно индуцированной потенциации в нейронах виноградной улитки// 1998. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

13. Никколс Дж. Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу// М.: УРСС. 2003. 672с.

14. Никитин В.П., Козырев С.А. Динамика оборонительных и пищевых реакций при выработке сенситизации у виноградных улиток// ЖВНД. 1991. Т.41. №3. с. 478-489.

15. Никитин В.П., Самойлов М.О., Козырев С. А.// Механизмы выработки сенситизации у виноградной улитки: участие кальция и кальмодулина// ЖВНД. 1992.42(6): 1250-1259.

16. Никитин В.П., Козырев С.А. Действие блокаторов синтеза белка на нейрональные механизмы сенситизации у виноградной улитки// Нейрофизиология. 1993.25(2): 109-115.

17. Никитин В.П., Козырев С.А. Действие цАМФ на возбудимость и ответы командных нейронов оборонительного поведения виноградной улитки, вызванные сенсорными раздражениями// Росс. Физиол. Журн. Им. И.М.Сеченова. 1999. 85(2): 237-245.

18. Никитин В.П., Козырев С.А., Шевелкин А.В. Антагонисты NMDA-рецепторов глутамата избирательно влияют на синаптические механизмы ноцицептивной сенситизации у улитки// ЖВНД. 2000. 50(3): 686-696.

19. Никитин В.П., Козырев С.А. Критическая роль внутриклеточного кальция в механизмах пластичности командных нейронов оборонительного поведения ЛПл1 и ППл1 виноградной улитки при ноцицептивной сенситизации// ЖВНД. 2002а. 52(4): 326-333.

20. Никитин В.П., Козырев С.А. Избирательное влияние ингибитора протеинкиназы С на синаптическую пластичность командных нейронов оборонительного поведения при выработке сенситиации у улиток// ЖВНД. 2002b. 88(11): 14011411.

21. Палихова Т.А., Маракуева И.В., Аракелов Г.Г. Моно- и полисинаптические связи между идентифицированными нейронами в системе пассивно-оборонительного рефлекса виноградной улитки// ЖВНД. 1992. том 42. вып 6. с. 1170-1180.

22. Пивоваров А.С. Холинорецепторы нейронов виноградной улитки: идентификация, пластичность и ее регуляция опиоидами и вторичными посредниками// ЖВНД. 1992. том 42. вып 6. с. 1271-1286.

23. Сахаров Д.А. Генеалогия нейронов// М.: Наука, 1974. 120 с.

24. Соколов Е. Н. Нейронные механизмы обучения и памяти// М:Наука. 1981. 140 с.

25. Шевелкин А.В., Никитин В.П., Козырев С.А., Самойлов М.О., Шерстнев В.В. Серотонин имитирует некоторые нейрональные эффекты ноцицептивной сенситизации у виноградной улитки// ЖВНД. 1997.47(3): 532-542.

26. Экклз Дж. Физиология синапсов // М. Мир. 1964. 395 с.

27. Augustine G.J. Regulation of transmitter release at the squid giant synapse by presynaptic delayed rectifier potassium current// J Physiol (Lond). 1990. 431:343364.

28. Austin C.D., Shields D. Prosomatostatin processing in permeabilized cells// JBC. 1996. 271(2). p.l 194-1199.

29. Antonov I., Antonova I., Kandel E.R., Hawkins R.D. Activity-Dependent Presynaptic Facilitation and Hebbian LTP Are Both Required and Interact during Classical Conditioning in Aplysia//Neuron. 2003.37:135-147.

30. Armitage B.A., Siegelbaum S.A. Presynaptic induction and expression of homosynaptic depression at Aplysia sensorimotor neuron synapses//! Neurosci. 1998. Nov 1. 18(21):8770-8779.

31. Bailey С. H., Bartsch D. and Kandel E. R. Toward a molecular definition of long-term memory storage. //Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996. V. 93. p. 13445-13452.

32. Balaban, P.M., A system of command neurons in snail's escape behavior// Acta Neurobiol. Exper. 1979. 39. p.97-107.

33. Balaban P.M. Postsynaptic mechanisms of withdrawal reflex sensitization in the snail. //

34. J. Neurobiology 1983. V. 14. p 365-375.

35. Balaban P.M., Chase R. Inhibition of cells involved in avoidance behavior by stimulation of mesocerebrum // J.Compar. Physiol. 1990.V. 166. 3. p. 421-427.

36. Balaban, P.M. Cellular mechanisms of behavioral plasticity in terrestrial snail// Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 2002. 26. p. 597-630.

37. Balaban P.M., Korshunova T.A., Bravarenko N.I. Postsynaptic calcium contributes to reinforcement in a three-neuron network exhibiting associative plasticity// Eur J Neurosci. 2004. Jan.l9(2):227-33.

38. Bao J. X., Kandel E. R., Hawkins R. D. Involvement of pre- and postsynaptic mechanisms in posttetanic potentiation at Aplysia synapses. //Science 1997 V. 275. p. 969-973.

39. Bao J.X., Kandel E.R., Hawkins R.D. Involvement of presynaptic amd postsynaptic mechanisms in a cellular analog of classical conditioning at Aplysia sensory-motor neuron synapses in isolated cell culture// J.Neurosci. 1998. 18:458-466.

40. Bacskai B.J., Hochner B*, Mahoaut-Smith M., Adams S.R., Kaang B.K., Kandel E.R., Tsicn RY Spatially resolved dynamics of CAMP and protein kinase A subunits in Aplysia sensory neurons// Science. 1993. 260:222-226.

41. Bailey C.H., Chen M. Morphological basis of short-term habituation in Aplysia// J Neurosci. 1988. 82452-82459.

42. Baxter D.A., Byrne J.H. Differential effects of CAMP and serotonin on membrane current, action potential duration, and excitability in somata of pleural sensory neurons of Aplysia// J Neurophysiol. 1990. 64:978-990.

43. Berkowitz E.C. Functional properties of spinal pathway in the carp, Cyprinus carpio L.// J. Сотр. Neurol. 1956. V. 106 p. 269-289.

44. Berridge M.J. Inositol trisphosphate and calcium signaling// Nature. 1993. Jan 28. 361(6410):315-325.

45. Bravarenko N.I., Gusev P.V., Balaban P.M., Voronin L.L. Postsynaptic induction of long-term synaptic facilitation in snail central neurons // Neuroreport. 6. 1995. p.l 182-1186.

46. Bravarenko N.I., Korshunova T.A., Malyshev A. Y., P. M. Balaban. Synaptic contact between mechanosensory neuron and withdrawal interneuron in terrestrial snail is mediated by 1-glutamate-like transmitter// Neuroscience Letters. 2003. 341. p. 237240.

47. Braha O., Edmonds В., Sacktor Т., Kandel E.R., Klein M. The contributions of protein kinase A and protein kinase С to the actions ofS-HT on L-type Ca2+ current of the sensory neurons in Aplysia//J Neurosci. 1993. 13:1839-1851.

48. Brunelli M., Castellucci V., Kandel E. R. Synaptic facilitation and behavioral sensitization in Aplysia: possible role of serotonin and cyclic AMP// Science. 1976. V. 194. p. 1178-1181.

49. Bogdanov Yu.D., Ovchinnikov D.A., Balaban P.M., Belyavsky A.V. Novel gene HCS1 is specifically expressed in the giant interneurons of the terrestrial snail // NeuroReport. 1994. 5. p. 589-592.

50. Bullock Т.Н. The problem of recognition in an analyzer made of neurons// In: Rosenblith WA (ed) Sensory Communication. Technology Press. Cambridge. MA. 1961. p. 717-724.

51. Byrne J. H., Castellucci V. F., Kandel E. R. Contribution of individual mechanoreceptor sensory neurons to defensive gill-withdrawal reflex in Aplysia. IIJ. Neurophysiol. 1978. V. 41. p. 418-431.

52. Byrne J.H., Kandel E.R. Presynaptic facilitation revisited: state and time dependence// J Neurosci. 1996. Jan 15.16(2): 425-435.

53. Carew T.J., Walters E.T., Kandel E.R. Classical conditioning in a simple withdrawal reflex in Aplysia californica// 1981. J. Neurosci. 1, 1426-1437.

54. Carew, T.J., Hawkins R.D., Kandel E.R. Differential classical conditioning of a defensive withdrawal reflex in Aplysia californica// Science. 1983. Jan 28. 219. p. 397-400.

55. Carew T.J., Hawkins R.D., Abrams T.W., Kandel E.R. A test of Hebb's postulate at identified synapses which mediate classical conditioning in Aplysia// J Neurosci. 1984. May 4(5): 1217-1224.

56. Carew T.J., Sahley C.L.Invertebrate learning and memory: from behavior to molecules// Annu Rev Neurosci. 1986. 9:435-487.

57. Chitwood R.A., Li Q., Glanzman D.L. Serotonin facilitates AMPA-type responses in isolated siphon motor neurons of Aplysia in culture// J. Physiol. 2001. 534: 501-510.

58. Clark G.A., Kandel E.R. Induction of long-term facilitation in Aplysia sensory neurons by local application of serotonin to remote synapses//Proc Natl Acad Sci USA. 1993 Dec 1. 90(23):11411-11415.

59. Cohan C.S., Kater S.B. Modulation of neurite outgrowth: role of neurotransmitters, electrical activity and calciumII Studies in neuroscience: The cellular basis of neuronal plasticity. Manchester Univ. Press. 1989.

60. Conrad P., Wu F., Schacher S. Changes in functional glutamate receptors on a postsynaptic neuron accompany formation and maturation of an identified synapse// J Neurobiol. 1999. May 39(2):237-248.

61. Dash P. К., Hochner В., Kandel E. R. Injection of the cAMP-responsive element intothe nucleus of Aplysia sensory neurons blocks long-term facilitation. //Nature. 1990.1. V. 345. p 718-721.

62. Dale N., Kandel E.R. L-glutamate may be the fast excitatory transmitter of Aplysia sensory neurons// Proc Natl Acad Sci USA. 1993 Aug 1. 90(15):7163-7167.

63. Gelperin A., Tank D.W. Odor-modulated collective network oscilations of olfactory interneurons in a terrestrial mollusk// Nature. 1990.345. p. 437-440.

64. Ghirardi M., Braha O., Hochncr В., Montarolo P.G., Kandel E.R., Dale N. Roles of PKA and PKC in facilitation of evoked and spontaneous transmitter release at depressed and nondepressed synapses in Aplysia sensory neurons// Neuron. 1992.9:479-489.

65. Ghosh Т.К., Eis P.S., Mullaney J.M., Ebert C.L., Gill D.L. Competitive, reversible, and potent antagonism of inositol 1,4,5-trisphosphate-activated calcium release by heparin//J Biol Chem. 1988. Aug 15.263(23): 11075-11079.

66. Gingrich K.J., Byrne J.H. Simulation of synaptic depression, posttetanic potentiation, and presynaptic facilitation of synaptic potentials from sensory neurons mediating gill-withdrawal reflex in Aplysia// J Neurophysiol. 1985. 53:652-659.

67. Gingrich K.J., Byrne J.H. Single-cell neuronal model for associative learning// J Neurophysiol. 1987. 57:1705-1715.

68. Glanzman D.L. The cellular basis of classical conditioning in Aplysia californica--it'sless simple than you think// Trends Neurosci. 1995. Jan;18(l):30-36.

69. Goldsmith B.A., Abrams T.W. CAMP modulates multiple K+ currents, increasing spike duration and excitability in Aplysia sensory neurons// Proc Nat Acad Sci USA. 1992. 89:11481-11485.

70. Eaton R.C., DiDomenico R. Command and the neuronal causation of behavior: a theoretical analysis of the necessity and sufficiency paradigm// Brain Behav Evol. 1985.27: 132-164.

71. Farley J., Alkon D.L. Cellular mechanisms of learning, memory, and information storage//Annu Rev Psychol. 1985. 36:419-94.ь

72. Feng Z.P., Klumperman J., Lukowiak K. Syed N.I. Synaptogenesis between the somata of identified Lymnaea neurons required protein synthesis but not extrinsic growth factors or adhesion molecules // Journal of Neuroscience. 1997. V.17. 20. p. 7839-7849.

73. Haydon P.G., McCobb D.P., Kater S.B. Serotonin selectively inhibits growth cone motility and synaptogenesis of Identified neurons // Science. 1984. V. 226. p. 561564.

74. Hawkins R.D., Abrams T.W., Carew T.J., Kandel E.R. A cellular mechanism of classical conditioning in Aplysia: activity-dependent amplification of presynaptic facilitation//Science. 1981. 219. p. 400-405.

75. Hebb, D.O. The Organization of Behavior// Wiley. 1949.

76. Hochner В., Klein M., Schacher S., Kandel E.R. Additional component in the cellular mechanism of presynaptic facilitation contributes to behavioral dishabituation in Aplysia// Proc Natl Acad Sci USA. 1986b. 83: 8794-8798.

77. Jonas E.A., Knox R.J., Smith T.C., Wayne N.L., Connor J.A., Kaczmarek L.K. Regulation by insulin of a unique neuronal Ca2+ pool and of neuropeptide secretion// Nature. 1997. Jan 23. 385(6614):343-346.

78. Kaang В. K., Kandel E. R., Grant S. G. Activation of cAMP-responsive genes by stimuli that produce long-term facilitation in Aplysia sensory neurons. //Neuron. 1993. V. 10. p 427-435.

79. Kandel E.R. Cellular insights into the multivariant nature of arousal// In:Neural Mechanisms in Behaviour (Ed. By D.McFadden). 1980. p.260-291.

80. Kandel E.R., Schwartz J.H. Molecular biology of an elementary form of learning: Modulation of transmitter release by cyclic AMP.//Science. 1982. VI. 218. 4571. p. 433-443.

81. Kater S.B., Mills L.R. Regulation of growth cone behavior by calcium// J Neurosci. 1991. Apr; 11 (4):891-899.

82. Klein M., Hochner В., Kandel E.R. Facilitatory transmitters and CAMP can modulate accommodation as well as transmitter release in Aplysia sensory neurons: evidence for parallel processing in a single cell// Proc Natl Acad Sci USA 1986. 83:79947998.

83. Klein M. Distinct component of presynaptic calcium current is increased by cyclic AMP at Aplysiu sensorimotor synapses in culture// Sot Neurosci Abstr. 1994. 20:1073.

84. Malenka R.C., Nicoll R.A. Long-term potentiation—a decade of progress?// Science. 1999. Sep 17.285(5435): 1870-1874.

85. Malyshev A., Bravarenko N., Balaban P. Dependence of synaptic facilitation postsynaptically induced in snail neurones on season and serotonin level// Neuroreport. 1997. Mar 24. 8(5): 1179-1182.

86. Malyshev A.Y., Balaban P.M. Synaptic facilitation in Helix neurins depends upon postsynaptic calcium and nitric oxide//Neuroscience Letters. 1999.261:65-68.

87. Malyshev A.Y., Balaban P.M. Identification of mechanoafFerent neurons in terrestrial snail: response properties and synaptic connections// J. Neurophysiol. 2002. 87: 23642371.

88. Martone M.E., Edelmann V., Elisman M.H., Nef P. Cellular and subcellular distribution of the calcium-binding protein NCS-1 in the central nervous system of the rat// Cell Tissue Res. 1999. 295. p. 395-407.

89. Matzel L.D., Schreurs B.G., Alkon D.L. Pavlovian conditioning of distinct components of Hermissenda's responses to rotation// Behav Neural Biol. 1990. Sep. 54(2): 131145.

90. Mercer A.R., Emptage N.J., Carew T.J. Pharmacological dissociation of modulatory effects of serotonin in Aplysia sensory neurons// Science. 1991. 254:1811-1813.

91. Montarolo P. G., Goelet P., Castellucci V. F., Morgan J., Kandel E. R., Schacher S. A critical period for macromolecular synthesis in long-term heterosynaptic facilitation in Aplysia. //Science. 1986 V. 234. p 1249-1254.

92. McCrohan C.R. Modification of central pattern generation in invertebrates// Сотр. Biochem. Physiol. 1988.90A, p. 17-22.

93. Murphy, G.G., Glanzman, D.L. Enhancement of sensorimotor connections by conditioning-related stimulation in Aplysia depends upon postsynaptic Ca2+// Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996. 93. p. 9931-9936.

94. Murphy, G.G., Glanzman, D.L. Mediation of classical conditioning in Aplysia californica by LTP of sensorimotor synapses// Science. 1997. 278. p. 467^471.

95. Murphy, G.G., Glanzman, D.L. Cellular analog of differential classical conditioning in Aplysia: disruption by the NMDA receptor-antagonist DL-2-amino-5-phosphonovalerate// J. Neurosci. 1999. 19. p. 10595-10602.

96. Ocorr K.A., Byrne J.H. Membrane responses and changes in CAMP levels in Aplysia sensory neurons by serotonin, tryptamine, FMRFamide and small cardioactive peptide В (SCPB)// Neurosci Lett. 1985. 55:113-118.

97. Ocorr K.A., Tabata M., Byrne J.H. Stimuli that produce sensitization lead to elevation of cyclic AMP levels in tail sensory neurons ofilplysia// Brain Res. 1986. 371:190192.

98. Pivovarov A.S., Nistratova V.L. Modulatory serotonin receptors on the soma of command neurons in edible snail// Bull Exp Biol Med. 2003. V. 136(2): 114-116.

99. Roberts A.C. Glanzman D.L. Learning in Aplysia: looking at synaptic plasticity from both sides// TRENDS in Neurosciences. 2003. Vol.26 No. 12. p. 662-670.

100. Sacktor TC, Schwartz JH Sensitizing stimuli cause translocation of protein kinase С in Aplysiu sensory neurons// Proc Natl Acad Sci USA. 1990. 87:2036-2039.

101. Shi S.H., Hayashi Y., Petralia R.S., Zaman S.H., Wenthold R.J., Svoboda K., Malinow R. Rapid spine delivery and redistribution of AMP A receptors after synaptic NMDA receptor activation// Science. 1999. 284. p.l811—1816.

102. Song H., Poo M. The cell biology of neuronal navigation //Nat. Cell Biol. 2001. V. 3. 3. p. 81-88.

103. Sugita S., Goldsmith J.R., Baxter D.A., Byrne J.H. Involvement of protein kinase С in serotonin-induced spike broadening and synaptic facilitation of sensorimotor connections in Aplysia// J Neurophysiol. 1992. 68:643-651.

104. Trudeau, L. E., Castellucci, V. F. Excitatory amino acid neurotransmission at sensory-motor and interneuronal synapses of Aplysia californica!I 1993. Journal of neurophysiology. 70. p. 1221-1230.

105. Tully K., Treistman S.N. Distinct intracellular calcium profiles following influx through N- versus L-type calcium channels: role of Ca2+-induced Ca2+ release// J Neurophysiol. 2004. Jul. 92(1): 135-143.

106. Vehovzsky A., Hernadi L., Elekes K., Balaban P. Serotonergic input on identified command neurons in Helix!I Acta Biol. Hung. 1993. 44: 97-101.

107. Urbe S., Dittie A., Tooze S. pH-dependent processing of secretogranin II by the endopeptidase PC2 in isolated immature secretory granules// Biochem. J. 1997. 321. p. 65-74.

108. Walters E.T., Carew T.J., Kandel E.R. Associative Learning in Aplysia: evidence for conditioned fear in an invertebrate// Science. 1981 Jan 30. 211(4481):504-506.

109. Walters, E.T., Byrne, J.H Associative conditioning of single sensory neurons suggests a cellular mechanism for learning// 1983. Science 219. p. 405-408.

110. Wiersma C.A.G. Function of the giant fibers of the central nervous system of the crayfish// Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1938. 38: 661-662.

111. Wiersma C.A.G., Ikeda К. Interneurons commandindswimmeret movements in the crayfish Procambarus clarkii (Girard)// Сотр. Biochem. and Physiol. 1964. V. 12. p. 509-525.

112. Wilson D.M. Function og giant Mauthner's neurons in the lungfish. Science// 1959. V. 29. p. 841-842.

113. Young J.Z. The functioning of the giant nerve fibers of the squid// J. Exp. Biol. 1938. 15: 170-185.

114. Zakharov I.S., Balaban P.M. Serotonergic modulation of withdrawal behavior in Helix J I 1991. In D.A.Sakharov, W.Winlow (Eds), Simpler Nervous Systems, Manchester, N.Y.: Manchester Univ. Press, p. 316-329.

115. Zakharov I.S., Ierusalimsky V.N., Balaban P.M. Pedal serotonergic neurones modulate the synaptic input of withdrawal interneurones in Helix.// Invertebrate Neuroscience. 1995. V 1. p. 41-52.

116. Zheng J.Q., Felder M., Connor J.A. Turning of nerve growth cones induced by neutotransmitters// Letters to Nature. 1994. 3 86: 140-143.

117. Zhong-Yu Sun Kauderer В., Schacher S. Differential distribution of Functional receptors for neuromolulators evoking short-term heterosynaptic plasticity in Aplisia neurons // Journal of Neuroscience. 1996. V.16.23. p. 7540-7549.

118. Автор хотел бы выразить глубокую признательность тем, без кого данный труд был бы невозможен:

119. Научному руководителю И.С. Захарову.

120. Заведующему лабораторией клеточной нейробиологии обучения П.М. Балабану.

121. Первому учителю Э.Е. Долбакяну.

122. А также сотрудникам, с кем посчастливилось работать и у кого автор почел за честь учиться:

123. Н.И. Браваренко Д.В. Богуславскому В.Н. Иерусалимскому

124. A.Ю. Малышеву О.А. Максимовой Г.Х. Мержановой

125. B.А. Коршунову Ю.В. Панчину Л.Б. Поповой И.Н. Тверицкой В.Н. Хохловой