Клеточные механизмы поведения у животных с простой нервной системой: сравнительный нейрофизиологический анализ

Малышев, Алексей Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Клеточные механизмы поведения у животных с простой нервной системой: сравнительный нейрофизиологический анализ
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Клеточные механизмы поведения у животных с простой нервной системой: сравнительный нейрофизиологический анализ"

На правах рукописи

МАЛЫШЕВ Алексей Юрьевич

КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВЕДЕНИЯ У ЖИВОТНЫХ С ПРОСТОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМОЙ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

1 з ОКТ 2011

Москва-2011 г.

4856860

Диссертация выполнена в лаборатории клеточной нейробиологии обучения (заведующий - д.б.н., профессор П. М. Балабан) Учреждения Российской академии наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (директор - д.б.н., профессор П. М. Балабан)

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор Павел Милославович Балабан Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Дмитрий Антонович Сахаров

доктор биологических наук Халил Латыпович Гайнутдинов

доктор биологических наук Елена Владимировна Савватеева-Попова

Ведущее учреждение:

Биологический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова

Защита состоится 26 октября 2011 года на заседании Специализированного ученого совета (Д.002.044.04) при Учреждении Российской академии наук Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН по адресу: 117865, Москва, ул. Бутлерова, Д. 5 А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Ученый секретать

Диссертационного совета

Доктор биологических наук, профессор

В. В. Раевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Известно, что даже небольшие изменения в организации нейронной сети могут приводить к значительным изменениям в поведении животного (Katz and Harris-Warrick, 1999). Изучая то, как у таксономически близких видов организованы нейронные сети, контролирующие одни и те же виды поведения, и сравнивая между собой различия в функционировании этих сетей, можно понять общие принципы строения и эволюции нервной системы (Arbas et al., 1991; Katz,l 991; Paul, 1991; Katz and Harris-Warrick, 1999). В свое время сравнительная анатомия обеспечила колоссальный вклад в развитие теоретической и эволюционной биологии. Сравнительная нейроэтология в наше время помогает понять, каким образом в процессе эволюции осуществлялось развитие тех или иных нейронных механизмов, приведших в итоге к возникновению сознания.

Одной из основ сравнительной нейробиологии является понятие о гомологичных нейронах (Сахаров, 1974; Weiss and Kupfermann, 1976; Granzow and Rowell, 1981; Pentreath et al., 1982; Croll, 1987). Вообще, гомологичными называются структуры, связанные общностью происхождения, т.е. восходящие к одной и той же предковой структуре (Сахаров, 1974). Однако, несмотря на наличие множества общих признаков у гомологичных нейронов беспозвоночных, детали их функционирования зачастую различаются, что отражает эволюционные приспособления поведения к разным условиям существования. Таким образом, сравнивая между собой гомологичные нейронные сети не только у представителей одной таксономической группы, но и у животных, находящихся на разных ступенях эволюционного развития, мы можем проследить, как эволюционный процесс «апробирует» разные модели организации нейронной сети и затем закрепляет наиболее удачные схемы.

Неоднократно подчеркивалось, что моллюски являются прекрасным объектом для изучения нейронных механизмов поведения. Главными достоинствами этого объекта являются сравнительно просто устроенная нервная система и наличие стереотипных, четко различимых между собой типов поведения. Все это дает уникальную возможность проследить, как изменения в функционировании нейронов (в том числе на клеточном и молекулярно-генетических уровнях) отражаются в поведении целого животного. Подобная задача до сих пор трудно реализуема на позвоночных животных. Другим, неоправданно редко упоминаемым достоинством моллюсков как объекта нейробиологических исследований является возможность работы на так называемом полуинтактном препарате. Полуинтактный препарат представляет собой зачастую целое животное, в необходимой степени зафиксированное и отпрепарированное таким образом, чтобы обеспечить доступ к ЦНС. С одной стороны, такой препарат предоставляет исследователю прекрасную возможность внутриклеточной регистрации и стимуляции нейронов, а с другой, позволяет наблюдать элементы целостного поведения и проводить адекватную сенсорную стимуляцию животного.

процессе эволюции. Как пишут С. Куффлер и Дж. Николлс в предисловии к первому изданию своей книги «От нейрона к мозгу», «... в мозге всех исследованных животных существует четкое единообразие принципов нейронной организации. Таким образом, при известном везении примеры из лобстера или пиявки будут иметь отношение к нашей собственной нервной системе» (Kuffler and Nicholls, 1976).

В то же время, как справедливо замечает Николлс в последнем издании своей книги, «не все работы, выполняемые на ЦНС беспозвоночных, непременно имеют цель понять механизмы работы мозга человека» (Николлс и др., 2008). Понять то, каким образом сравнительно простая нервная система контролирует зачастую очень сложное поведение, обеспечивающее выживание особи в непростых условиях окружающей среды, само по себе является чрезвычайно интересной и важной задачей. Цели и задачи исследования

Целью настоящей работы было изучение не описанных ранее нейронных механизмов поведения крылоногого моллюска Clione limacina L., наземной улитки Helix lucorum L. и проведение сравнительного нейрофизиологического анализа найденных механизмов путем сопоставления с уже известными нервными механизмами аналогичных типов поведения у других брюхоногих моллюсков. Согласно вышеопределенной цели исследования были сформулированы следующие задачи:

1. Изучить нейронные механизмы скоординированной активности трех различных структур, вовлеченных в пищевое поведение Clione limacina.

2. Изучить принципы нейронной регуляции активности сердечно-сосудистой системы Clione при разных типах поведения, требующих разнонаправленных изменений в работе сердечно-сосудистой системы.

3. Провести анализ нейронной сети, лежащей в основе пассивно-оборонительного поведения виноградной улитки.

Научная новизна исследования

Впервые описаны нейронные сети, контролирующие движение уникальных структур буккального аппарата гимносомат - крючков. Описаны нейронные механизмы, лежащие в основе фазовозависимой координации активности крючков и радулы во время пищевого поведения Clione. В работе был применен принципиально новый подход, заключающийся в том, что, используя данные об организации мотонейронной сети, иннервирующей исследуемую анатомическую структуру, можно сделать вывод об эволюционном происхождении этой структуры. Полученные поведенческие и нейрофизиологические данные об активности радулы и крючков у Clione в сравнении с соответствующими данными об активности радулы и челюстей у родственных видов моллюсков указывают на то, что более вероятным эволюционным сценарием является происхождение крючков у Clione от маргинальных зубов радулы, нежели от челюстей, причем этом вывод совпадает с результатами сравнительно-морфологических исследований.

функция для гигантских церебральных серотониновых клеток (существующих у всех изученных видов брюхоногих) - серотонинергическая регуляция активности ресничного эпителия в пищеводе Clione.

В плевральных ганглиях виноградной улитки были впервые идентифицированы первично-сенсорные нейроны, опосредующие передачу тактильной информации в нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки, что долгие годы являлось недостающим звеном при исследовании нейронных механизмов пластичности оборонительного поведения на этом объекте.

Впервые показано, что амплитуда кальциевых сигналов, сопровождающих высокоамплитудные ВПСП в командных нейронах виноградной улитки, линейно зависит от силы синаптической стимуляции, в то время как динамика изменения амплитуды самих ВПСП при увеличении силы стимуляции демонстрирует выраженное насыщение. Научно-теоретическое и практическое значение работы

В настоящей работе предложен новый метод определения эволюционного происхождения анатомических структур, основанный на анализе иннервирующих их нейронных сетей и сопоставлении с данными о структурах соответствующих нейронных сетей, полученных на родственных видах животных.

Виноградная улитка Helix lucorum является широко используемым объектом для изучения нейронных механизмов поведения и, в особенности, механизмов пластичности поведения. Идентифицированные в настоящей работе нейроны и синаптические связи в цепи оборонительного поведения виноградной улитки в настоящее время широко используются исследователями в качестве модели для изучения нейронных механизмов обучения и памяти.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Используя данные об организации нейронной сети, иннервирующей данную анатомическую структуру, можно сделать вывод о ее эволюционном происхождении. Собрав вместе поведенческие и нейрофизиологические данные о механизмах контроля активности радулы и крючков у Clione и сравнивая их с соответствующими данными об активности радулы и челюстей у аплизии, мы склоняемся к выводу, что более вероятным эволюционным сценарием является происхождение крючков у Clione от маргинальных зубов радулы, нежели от челюстей.

2. Один и тот же гомологичный идентифицирумый нейрон у эволюционно близких видов демонстрирует командный или модуляторный принцип управления нейронной сетью в зависимости от степени стереотипности поведения, в контроль которого он вовлечен.

3. Один и тот же нейропептид может быть задействован в нейронных механизмах совершенно разных и зачастую функционально противоположных типов поведения у разных представителей одной и той же таксономической группы животных, в то время как роль «классических» медиаторов в нервном контроле поведения более консервативна. Апробация работы

Материалы диссертации многократно докладывались на отечественных и международных симпозиумах и конференциях.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 статей в реферируемых журналах, из них 3 в отечественных и 15 в международных журналах. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов, пяти глав результатов с их предварительным обсуждением, общего обсуждения, выводов и списка литературы. Диссертация проиллюстрирована 116 рисунками и содержит 1 таблицу.

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа была выполнена на двух видах брюхоногих моллюсков: морском крылоногом моллюске Clione limacina и виноградной улитке Helix lucorum.

Электрофизиологические исследования проводили на полуинтактных препаратах или на препаратах изолированной ЦНС. Внутриклеточная регистрация активности нейронов и стимуляция клеток осуществлялись при помощи стеклянных микроэлектродов. Электрофизиологические сигналы были усилены, оцифрованы и записаны на компьютере с использованием общепринятых методов. Для изучения морфологии исследуемых нейронов и для экспериментов с двойным мечением в раствор для заполнения электродов добавляли витальный краситель (карбоксифлуоресцеин, нейробиотин, AlexaFluor, люцифер желтый и др.), который ионофоретически вводился в клетку путем пропускания через электрод импульсов тока необходимой полярности. Затем в части случаев живые препараты наблюдались под эпифлуоресцентным микроскопом или же препараты подвергались фиксации с последующим проявлением красителя при помощи различных систем усиления сигнала (флуоресцентно меченый стрептавидин или антитела к красителю). После этого морфология изучаемых нейронов анализировалась при помощи эпифлуоресцентных микроскопов Nikon (Tokyo, Japan), Olympus BX51W или лазерных сканирующих конфокальных микроскопов BioRad MRC 600 (Hercules, USA) и Zeiss LSM 5 Live.

В экспериментах с регистрацией движений изучаемых структур на полуинтактном препарате CCD видеокамера монтировалась на бинокулярный микроскоп, находящийся в электрофизиологической установке. Видео оцифровывалось при помощи видеоконвертера Pinnacle-700 и записывалось на компьютере. Для синхронизации видео- и внутриклеточных записей один из каналов внутриклеточного усилителя подавался параллельно на аудиоканал видеоконвертера. Видеозаписи обрабатывались при помощи программы PhysVis (Kenyon College, USA). Перемещение интересующей структуры отслеживалось покадрово и затем откладывалось как функция времени.

Регистрацию активности дыхальца в экспериментах на полуинтактном препарате Helix lucorum осуществляли при помощи фотодиода, который измерял интенсивность светового пучка, проходящего через дыхальце. Тактильное раздражение кожи осуществлялось при помощи электромеханического стимулятора с фиксированной интенсивностью давления в 1г (диаметр кончика составлял 0,05мм).

Для иммунохимического окрашивания и экспериментов с двойным мечением полуинтактные препараты фиксировались в 4% параформальдегиде 2-3 часа при комнатной температуре или 12 часов при +4°С. При окраске антителами к ГАМК

препараты фиксировали в смеси 4% параформальдегида и 0,1% глютаральдегида. При окрашивании препаратов антителами к пептидам CNP-семейства применялся 4% раствор параформальдегида, насыщенный пикриновой кислотой. После фиксации препараты промывались 12 часов в PTA (PBS с 0,5% Тритон Х-100 и 0,01% азидом натрия). Затем препараты выдерживали 6 часов в блокирующем растворе, представляющем собой 8% раствор специфической сыворотки (чаще всего козьей) и 5% бычьего сывороточного альбумина в РТА. Блокирующий раствор использовался в дальнейшем и для разведения первичных и вторичных антител. Препараты инкубировались 48 часов в первичных антителах (обычно использовали разведения 1:100 - 1:200) и после 12-часовой отмывки в РТА выдерживались 36 часов во вторичных антителах (1:40) при +4°С. Затем, после 12-часовой отмывки, препараты обезвоживались в спиртовых растворах, просветлялись в ксилоле и заливались в DPX. Препараты анализировались при помощи эпифлуоресцентных или конфокальных микроскопов (см. выше).

При изучении функции ресничного эпителия в пищеводе Clione применялись две различные методики. В обоих случаях пищевод разрезался вдоль и раскалывался на дне чашки Петри, покрытой Силгардом, ресничным эпителием вверх и помещался под объектив микроскопа. В одном случае изображение бьющихся ресничек проецировалось на 80X80 CCD камеру комплексной установки для оптической регистрации NeuroCCD (RedShirtlmaging, USA). Биение ресничек создавало флуктуации проходящего светового потока, которые регистрировались CCD камерой с частотой дискретизации 125Гц. Затем по каждому каналу оптически записанных осцилляций строились спектры мощности Фурье, по которым определялась доминантная частота биения ресничек в данном участке пищевода. В другой части экспериментов на тот же микроскоп устанавливалась компактная CCD видеокамера, регистрирующая транспорт пятен краски по поверхности пищевода, возникающий вследствие активности ресничного эпителия. Затем при помощи специально разработанного программного обеспечения мы измеряли скорость перемещения капель краски по ограниченному участку пищевода на видеозаписи.

Для оптической регистрации изменения внутриклеточной концентрации ионов кальция исследуемые нейроны виноградной улитки после снятия тонких оболочек инъецировались кальций-чувствительным красителем OregonGreen 488 ВАРТА-1 (Molecular Probes, USA). После инкубации в течение 60 мин при +4°С препарат помещался под объектив эпифлуоресцентного микроскопа Olympus BX51W, и в нейрон вводился стандартный микроэлектрод для внутриклеточной регистрации. Затем изображение флуоресцирующих отростков нейрона, заполненного OregonGreen, проецировалось на высокочувствительную CCD камеру, и изменение светимости нейритов, отражающее изменение внутриклеточной концентрации кальция, регистрировалось при помощи комплексной установки NeuroCCD (RedShirtlmaging, USA). Запись внутриклеточной активности нейрона и, при необходимости, стимуляция осуществлялись параллельно оптической регистрации при помощи соответствующих стандартных методов.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 НЕЙРОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПИЩЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ

3.1.1. Нейронные основы фазово-зависимой координации активности буккального аппарата Clione

Координация между различными двигательными центрами в нервной системе является необходимым условием для реализации сложных форм поведения как у позвоночных, так и у беспозвоночных животных. В нашей работе были идентифицированы нейронные механизмы координации активности разных буккальных структур, участвующих в пищевом поведении морского ангела Clione limacina.

Морские ангелы являются хищными моллюсками и питаются родственными им видами также крылоногих, но облаченных в раковину моллюсков из подотряда текосомата (твердотелые) вида Limacina helicina (Lalli, 1970). Непосредственный контакт головной части Clione с Limacina вызывает резкую протракцию трех пар специализированных структур - буккальных щупалец Clione, которые осуществляют захват жертвы. После поимки жертвы Clione начинает быстро манипулировать щупальцами таким образом, чтобы отверстие раковины Limacina оказалось напротив ротового отверстия Clione (Lalli, 1970). После этого происходит экстракция тела жертвы из раковины - наступает консуматорная стадия пищевого поведения. На этой стадии Clione также использует специализированные пищевые структуры, возникшие в эволюции исключительно у гимносомат, - хитиновые крючки (Рис. 1). Помимо крючков, Clione обладает также общей для всех брюхоногих радулой, которая представляет собой подвижный мышечный орган, покрытый тонкой кутикулой и несущий твердые зубцы, расположенные поперечными рядами (Догель, 1981). Активно действуя крючками и радулой, Clione вытаскивает тело лимацины из раковины.

Таким образом, существуют три главные структуры, участвующие в пищевом поведении Clione: во-первых, это головные (буккальные) щупальца, обеспечивающие захват жертвы, во-вторых, это хитиновые крючки, и в-третьих, - радула. Детальный видеоанализ пищевого поведения Clione показал, что при экстрации тела лимацины крючки и радула работают ритмично и строго синхронизованно - протракция крючков

КР ''

сж сж

Рис. 1. Схематическое изображение буккального аппарата СИопе. С левой стороны крючки (КР) показаны в полностью втянутом состоянии, тогда как справа - в состоянии полной протракции. Также показаны: СК -мышечная сумка крючка; РД - радула, СЖ - слюнные железы. Рисунок М. ОеИмсЬпег. По ЬаШ, 1970, с изменениями.

Крючок

Бк-ПР

Бк-РР

всегда соответствует ретракции радулы и наоборот (Рис. 2). Таким образом, крючки и радула работают поочередно наподобие того, как человек чередует левую и правую руки при вытягивании веревки. Движение крючков и радулы полностью контролируется нейронами буккального ганглия. Нами была проведена детальная идентификация буккальных мотонейронов, контролирующих движения крючков и радулы. Всего было описано четыре типа мотонейронов: протракторы и ретракторы крючков (Бк-ПК и Бк-РК) (Рис. 3) и протракторы и ретракторы радулы (Бк-ПР и Бк-РР). Применение общепринятых нейрофизиологических критериев

позволило убедиться, что все идентифицированные клетки являются именно мотонейронами.

Во время эпизодов спонтанной или индуцированной пищевой активности буккальной массы наблюдались следующие фазовые взаимоотношения активности буккальных мотонейронов: 1) нейроны протракции и ретракции радулы были активны, как и ожидалось, в противоположные фазы (Рис. 2); 2) пачки спайков в нейронах Бк-ПР совпадали с эпизодами торможения в нейронах Бк-РР;

3) нейроны ретракции крючков были активны одновременно с протракторами радулы; 4) протракторы крючков разряжались в одну фазу с ретракторами радулы.

Хотя нейроны Бк-РК и Бк-ПР, в целом, были активны одновременно, между ними наблюдался небольшой фазовый сдвиг. Спайковая активность нейрона РК заканчивалась обычно через 0,1-0,5с после начала залпа в нейроне ПК, создавая, таким образом, короткий период коактивации мотонейронов протракции и ретракции крючка (Рис. 4). Такая коактивация может быть необходима для обеспечения более мощной и быстрой протракции крючка.

Во время ритмической активности буккальной массы наблюдались эпизоды, в течение которых крючки не двигались, но радула была при этом активна. Было найдено, что во время таких периодов нейроны протракции крючка получают подпороговые ритмичные входы, совпадающие по времени со спайками в мотонейронах ретракции

Бк-РК__/

Рис. 2. Ритмическая активность крючков и радулы и сопутствующая активность идентифицированных буккальных

мотонейронов на полуинтактном препарате во время фиктивного пищевого поведения. Активная ретракция крючков (отмеченная звездочками) была маскирована их пассивной ретракцией (стрелки), что, по-видимому, является следствием отсутствия сопротивления крючкам от тела жертвы, возникающего во время реального пищевого поведения СИопе.

радулы, что свидетельствует в пользу того, что мотонейронные сети крючков и радулы управляются, по всей видимости, единым центральным генератором паттернов.

Все зарегистрированные мотонейроны протракции крючков и ретракторы радулы были электрически связаны между собой (Рис. 5). В то же время ретракторы крючка и протракторы радулы Рис 3 Внутриклеточная стимуляция электрических связей между собой МОТОНейрона Бк-Пк вызывала выраженную не образовывали, что, по всей протракцию ипсилатерального крючка, а видимости, было необходимо для следующая за ней стимуляция Бк-РК вызывала возможности существования ретракцию даже в растворе с повышенным

фазового сдвига в активности этих содержанием ионов магния и кальция. Стрелками клеток. Было найдено, что в отмечено начало ретракции, дополнение к электрическим связям

противофазные мотонейроны образуют между собой тормозные химические связи. Однако эти связи являются полисинаптическими, поскольку легко блокировались раствором с повышенным содержанием кальция и магния.

Таким образом, наличие электрических связей между синфазными мотонейронами и тормозных химических связей между противофазными может быть одним из

Рис. 4. Мотонейроны протракции и ретракции крючка разряжались в разные фазы

буккального ритма, хотя в их активности наблюдался небольшой период коактивации (выделено серыми прямоугольниками).

3.1.2. Регуляция и координация активности нейронов сети пищевого поведения СНопе церебрапъно-буккалъным интернейроном ЦрБМ

В церебральных ганглиях СНопе нами был идентифицирован билатерально симметричный интернейрон, производящий синхронный возбуждающий эффект как на буккальные, так и на церебральные сети, контролирующие пищевое поведение. Эти

механизмов скоординированной работы крючков и радулы.

-58 мВ

интернейроны были обозначены нами как церебральные интернейроны буккальной массы (Цр-БМ). Стимуляция Цр-БМ интернейронов на полуинтактном препарате приводила к протракции буккальных щупалец и активации буккальной моторной программы. Тела Цр-БМ нейронов располагались на ростро-дорзальной поверхности

церебральных ганглиев, между головными нервами (Рис. 6). Окрашивание этих клеток карбоксифлуоресцеином показало, что каждый нейрон дает несколько коротких отростков, ветвящихся в пределах ипсилатерального

ганглия (Рис. 6), и один большой аксон, выходящий через церебро-буккальную коннективу и иннервирующий оба буккальных ганглия.

Известно, что в системе пищевого поведения Clione ГАМК играет роль мощного возбуждающего медиатора (Arshavsky et al., 1993; Norekian and Satterlie, 1993b). Было

показано, что аппликация ГАМК приводит к активации ритмической активности буккальных и церебральных мотонейронов пищевого поведения. Поэтому мы произвели двойное мечение Цр-БМ нейронов (клетки внутриклеточно окрашивались нейробиотином, и затем на этих препаратах иммунохимичесют определялись ГАМК-содержащие клетки), которое показало, что эти нейроны являются ГАМК-ергическими.

В дальнейшем были изучены синаптические связи Цр-БМ интернейрона с мотонейронами пищевого поведения. Было показано, что активирующее влияние Цр-БМ на церебральные мотонейроны протракции щупалец является полисинаптическим и опосредуется интернейронами буккальных ганглиев. Последний факт представляется особенно интересным вот в какой связи. Известно, что церебральные мотонейроны протракции буккальных щупалец Цр-А,

Бк-ГЖ

Бк-РР

_|ЮмВ

1 с

J ЮмВ

Рис. 5. Мотонейроны протракции крючка и ретракции радулы были активны в одну и ту же фазу ритма, демонстрируя при этом одинаковую длительность вспышек, интенсивность и интервал между ними (А). Б - механизмом, лежащим в основе такой высокой степени синхронизации, являются электрические связи между этими двумя типами мотонейронов.

Цр-БМ

Рис. 6. Схематическое изображение правого церебрального ганглия СИопе, демонстрирующее расположение мотонейронов щупалец Цр-А относительно отростков и сомы Цр-БМ. На схему наложена реальная микрофотография внутриклеточно окрашенного Цр-БМ нейрона.

расположенные в непосредственной близости от Цр-БМ (Рис. б), очень чувствительны к ГАМК: локальная аппликация ГАМК в концентрации 1мкМ на сому этих клеток вызывает в них мощную деполяризацию, сопровождаемую генерацией потенциалов действия (МогеИап, 1999). Как показали проведенные нами морфологические исследования, ГАМК-ергический интернейрон Цр-БМ активно ветвится в нейропиле буккальных ганглиев, при этом его стимуляция вызывает активацию окружающих Цр-А мотонейронов. Казалось бы, что здесь удивительного? Стимуляция ГАМК-ергического нейрона активирует близлежащие ш на Цр.А исчезали после перерезки клетки, высокочувствительные к ГАМК. церебро-буккальной коннективы Однако оказалось, что перерезка (ЦБК), ипсилатеральной церебро-буккальной

коннективы прямо во время эксперимента при помощи небольшого лезвия, укрепленного на микро манипуляторе, полностью элиминирует активирующий эффект стимуляции Цр-БМ на Цр-А нейроны (Рис. 7). Таким образом, на примере интернейрона Цр-БМ СИопе отчетливо видно, что само по себе наличие определенного медиатора в первом нейроне, ветвление его отростков вблизи второго нейрона и присутствие на мембране второго нейрона специфических рецепторов к данному медиатору не являются достаточными условиями для существования межнейронной связи между двумя клетками, как это предполагается сторонниками доминирования объемной внесинаптической передачи в межнейронной коммуникации у моллюсков.

Было детально изучено влияние Цр-БМ интернейрона на мотонейроны буквального ганглия. Мы показали, что Цр-БМ интернейроны формируют химические моносинаптические связи со всеми типами мотонейронов, причем на мотонейроны протракции крючка и ретракции радулы эта связь тормозная (ТПСП) а на мотонейроны протракции радулы - возбуждающая (ВПСП). Гораздо сложнее оказалась связь с мотонейроном ретракции крючка. Потенциал действия в Цр-БМ интернейроне вызывал двухфазный ответ в ретракторе крючка: быстрая гиперполяризация (фактически ТПСП), за которой следовала медленная деполяризация. При более интенсивной стимуляции Цр-БМ в ретракторе крючка наблюдалась кратковременная гиперполяризация, которая сменялась деполяризационным ответом со спайками, даже если разряд в Цр-БМ интернейроне еще продолжался. Во всех случаях было показано соблюдение формальных критериев моносинаптической связи: соотношение 1 спайк : 1 ПСП, стабильная и короткая латентность и сохранение ответов в растворе с повышенной концентрацией кальция и магния (у двухфазного ответа сохранялись обе фазы).

Цр-А1

перерезка ЦБК

Цр-БМ

^р 201

Ал

Рис. 7. Возбуждающие входы от Цр-

Наличие двухфазного ответа мотонейрона ретракторов крючков хорошо согласуется также с тем фактом, что этот нейрон разряжается с небольшим фазовым сдвигом относительно других буккальных мотонейронов. Как нами было показано ранее, разряд ретрактора крючков начинается с небольшой задержкой после начала вспышки в протракторе радулы. Одним из механизмов обеспечения такого фазового сдвига может являться двухфазное действие Цр-БМ интернейрона. Таким образом, эта клетка обеспечивает не только координацию церебральной и буккальных моторных программ между собой, но и непосредственно координирует буккальные мотонейроны внутри сетей, управляющих движениями крючков и радулы.

Кроме того, было показано, что аппликация ГАМК на сому исследованных мотонейронов вызывает схожий эффект со стимуляцией Цр-БМ интернейрона: гиперполяризацию протракторов крючков и ретракторов радулы и деполяризацию протракторов радулы и ретрактора крючков. Последний факт дает нам возможность предположить, что именно ГАМК ответственна за медленную деполяризационную фазу ответа ретрактора крючков, а быстрые ТПСП, видимо, вызывает какой-то другой ко-медиатор Цр-БМ интернейрона. Мы также обнаружили, что аппликация таких известных антагонистов ГАМК, как бикукулин и пикротоксин на 70-80% обратимо блокирует быстрые ТПСП, возникающие в нейронах протракции крючка и ретракции радулы. Это еще раз указывает на то, что именно ГАМК является медиатором, опосредующим синаптические эффекты Цр-БМ на буккальные мотонейроны СИопе,

Таким образом, Цр-БМ интернейрон координировал между собой активность нескольких пищедобывательных структур Clione: крючков, радулы, складок кожи, закрывающих ротовое отверстие, и буккальных щупалец. Это позволяет считать Цр-БМ интернейроном высокого порядка в нервной сети контроля пищевого поведения Clione. А способность интернейрона Цр-БМ запускать фиктивное пищевое поведение дает нам право отнести его к командным нейронам пищевого поведения.

3.1.3. Роль гигантского церебрального серотонинового нейрона Ц1 в регуляции активности нейронов буккалъного ганглия Clione

Другим важным церебро-буккальным нейроном, принимающим участие в пищевом поведении моллюсков, является гигантский церебральный серотонинергический нейрон, или метацеребральная клетка (Ц1). Ц1 была обнаружена у всех исследованных брюхоногих моллюсков (Weiss and Kupferman, 1976; Gillette and Davis, 1977), а также у Clione (Kabotyansky and Sakharov, 1990; Arshavsky et al., 1991). Ц1, расположенная в церебральных ганглиях и иннервирующая буккальные ганглии, оказывает активирующее влияние на пищевую моторную программу путем увеличения частоты разряда буккальных мотонейронов. Поскольку у Clione в филогенезе появилась новая структура - крючки -вместе с сетью управляющих ими мотонейронов, возник вопрос: каким образом Ц1 влияет на мотонейроны крючков.

Во-первых, было найдено, что внутриклеточная стимуляция Ц1 приводит к запуску пищевого ритма в мотонейронах крючков и радулы (Рис. 8). Интересно, что активация ритма происходила даже на «молчащих» препаратах. При этом активация всегда наступала с довольно значительной задержкой от стимуляции Ц1. Таким образом, по

способности к запуску пищевой программы Ц1 у СИопе может быть отнесен к классу командных нейронов пищевого поведения.

Кроме того, оказалось, что внутриклеточная

стимуляция Ц1 вызывает деполяризацию в

мотонейронах протракции радулы, включая Бк-ПИН, и мотонейронах ретракции крючков. При этом в мотонейронах протракции крючков и ретракции радулы наблюдался двухфазный ответ: кратковременная подпороговая деполяризация, длящаяся около 1 сек, за которой следовала длительная гиперполяризация. То есть Ц1 оказывает активирующее влияние на мотонейроны одной фазы (Бк-ПР и Бк-РК), но при этом в некоторой степени тормозит активность нейронов противоположной фазы, Бк-РР и Бк-ПК. Таким образом, помимо активирующего влияния Ц1 на буккальную моторную программу, у СИопе эти клетки обладают новой, не описанной у других моллюсков функцией - функцией координации активности буккальных мотонейронов.

3.1.4. Коактивация функционально антагонистических групп мотонейронов во время пищевого поведения СИопе

В работе нервной системы особый интерес представляют ситуации, когда одна и та же нейронная сеть производит разные паттерны активности в зависимости от поведенческих нужд. В нашей работе мы описали смену паттернов активности с антагонистического на синергический в двух группах мотонейронов, контролирующих движение буккальных щупалец. Кроме того, был описан нейронный механизм, обеспечивающий подобную смену паттернов, и найдено функциональное значение наблюдаемого феномена в процессе пищевого поведения СИопе.

Как уже говорилось, ключевую роль в пищевом поведении СИопе играют буккальные щупальца. Их быстрая протракция обеспечивает захват и удержание жертвы. Затем наступает вторая фаза пищевого поведения - фаза экстракции, когда ритмически активные хитиновые крючки и радула вытаскивают мягкое тело жертвы из раковины. При этом, как мы обнаружили, складки кожи остаются открытыми, но буккальные щупальца становятся частично втянутыми. Компьютерный анализ видеозаписей этого этапа пищевого поведения СИопе показал, что складки кожи и частично втянутые буккальные щупальца совершают ритмические движения, которые четко скоординированы с движениями крючков, видимых сквозь полупрозрачную раковину лимацины. Когда крючки были зацеплены за тело лимацины и вытягивали его из раковины, складки кожи были широко открыты. Когда же затем крючки высвобождали ткани жертвы и

Бк-РК

Ш11

Рис. 8. Внутриклеточная стимуляция Ц1 была способна вызвать запуск буккальной пищевой программы на полуинтактном препарате СИопе. Об успешной инициализации буккального ритма говорит ритмическая активность мотонейрона ретракции крючка (Бк-РК).

вытягивались вглубь раковины, чтобы захватить более дальний участок тела лимацины, складки кожи вместе с частично втянутыми буккальными щупальцами плотно схлопывались вокруг раковины, удерживая ее на месте. Подобный паттерн активности, при котором втянутые буккальные щупальца и складки кожи «перехватывают» каждый раз заново раковину лимацины, когда она придвигается наиболее близко к ротовому отверстию в результате деятельности крючков, препятствует, по всей видимости, случайному выскальзыванию жертвы в процессе довольно длительного пищевого поведения, которое занимает около 40 минут. Таким образом, во время фазы экстракции все три главные пищедобывательные структуры СИопе - крючки, радула и буккальные щупальца - демонстрировали четко скоординированные по фазе ритмические движения.

Мы показали, что буккальные щупальца способны демонстрировать два принципиально разных паттерна активности, которые сменяют друг друга в процессе пищевого поведения СНопе. Эти поведенческие наблюдения предполагают, что нейронная сеть, контролирующая движения буккальных щупалец, также должна быть способной производить два разных паттерна активности. Каким же образом обеспечивается такой широкий поведенческий диапазон? Движения буккальных щупалец контролируются двумя группами мотонейронов, расположенных в церебральном ганглии. Протракция обеспечивается группой Цр-А, тогда как ретракцию производят мотонейроны Цр-Б. Обычно эти две группы клеток взаимно антагонистичны: возбуждение в одной группе всегда сопровождается торможением в другой (Рис. 9 А). Мы обнаружили, что тормозные входы на Цр-Б мотонейрон иногда исчезают, и Цр-А и Цр-Б начинают демонстрировать принципиально иной паттерн активности - коактивацию. Подобные периоды коактивации иногда возникали спонтанно и представляли собой ритмичные возбуждающие входы от неизвестных источников (Рис. 9 Б). Ответственным за антагонистические взаимоотношения протракторов и ретракторов является специализированный церебральный интернейрон (Цр-Аикт),

моносинаптическ и активирующий А-мотонейроны и тормозящий Б-клетки, а также электрически связанный со

всеми А- 9. Мотонейроны протракции (Цр-А) и ретракции (Цр-Б)

мотонейронами буккальных щупалец могут демонстрировать два паттерна (ЬГогеИап 1999) активности: антагонистический, когда активация Цр-А мотонейронов сопровождается торможением Цр-Б клеток (А), и синергический, когда Цр-А и Цр-Б разряжаются синхронно и ритмично (Б).

ЦР-Б1

-56 мВ

20 мВ |

_I 2о | '

МР-А1......... . ... 1

Таким образом, во время первой фазы пищевого поведения происходит синхронная активация мотонейронов Цр-А, приводящая к протракции буквальных щупалец, и торможение спонтанно активных мотонейронов ретракции Цр-Б. В следующую фазу в процесс вовлекаются крючки и радула и запускается буккальная пищевая программа, состоящая из ритмической активности мотонейронов крючков и радулы. Оказалось, что в буккальном ганглии существует интернейрон, впервые описанный группой Аршавского (АгзЬаузку е! а1., 1993) и названный ими интернейроном протракции Бк-ПИН. Этот нейрон вовлечен в буккальный пищевой ритм и разряжается в фазу протракции радулы. Нами было показано, что этот мотонейрон с высокой эффективностью моносинаптически активирует церебральные мотонейроны групп А и В, обеспечивая, таким образом, их совместную активацию в строгой координации с буккальным ритмом (Рис. 10). При этом, как мы установили, вследствие невыясненных еще модуляторных механизмов происходит снижение возбудимости в А-интернейроне, что препятствует его активации (активация этого интернейрона автоматически привела бы к торможению Б группы и активации А - развитию антагонистического паттерна). Нами было показано, что небольшая искусственная деполяризация Цр-АИНт на препаратах, спонтанно демонстрирующих синергический тип активности мотонейронов щупалец, приводит к смене паттерна на антагонистический.

В чем может быть функциональное значение коактивации А и Б мотонейронов? По всей видимости, активация Б клеток приводит к тому, что буккальные щупальца в частично втянутом состоянии в этот момент времени плотно сжимают раковину лимацины. Кроме того, активация Б нейронов приводит к закрытию складок кожи, которые также принимают участие в удержании жертвы. Эффект активации Цр-А на складки кожи, по всей видимости, перебивается более сильным влиянием Б нейронов, но необходим для обеспечения тургора буккалъных щупалец и препятствует их полному втягиванию, что произошло бы в случае изолированной активации Б нейронов.

Остается открытым вопрос о природе модуляторных и/или сенсорных входов, которые приводят к изменению возбудимости Цр-Аинт и обеспечивают тем самым смену паттерна активности сети церебральных мотонейронов, контролирующих буккальные щупальца. Мы считаем, что на роль подобного триггера вполне могут претендовать

Цр-Б1

Цр-А4

м я

у V, '

Бк-РР

-65 мВ

Рис. 10, Ритмическая активность церебральных А и Б мотонейронов буккальных щупалец и буккального ретрактора радулы (Бк-РР) демонстрирует координацию буккальных и церебральных моторных программ, возникающую, как мы предполагаем, во время экстрактивной фазы пищевого поведения СИопе.

хемосенсорные входы, активирующиеся при контакте крыльев лимацины с губами Clione. Такой контакт означает, что в процессе манипуляции отверстие раковины лимацины уже находится непосредственно напротив рта Clione и можно переходить ко второй фазе пищевого поведения. Для этого требуется укорочение удерживающих жертву буккапьных щупалец при одновременно открытых кожных складках, а подобная конфигурация может быть достигнута только при совместной активации Цр-А и Цр-Б мотонейронов.

3.1.5. Нервный контроль активности ресничного эпителия в пищеводе Clione

Как было найдено в нашей лаборатории, командные нейроны виноградной улитки содержат уникальный ген - HCS2, кодирующий пропептид, содержащий кальций-связывающий фрагмент, и четыре коротких нейропептида, получивших название CNP пептидов. С применением поликлональных антител к пептидам семейства CNP был произведен иммунохимический анализ центральной нервной системы и периферических тканей крылоногого моллюска Clione. В результате проведенной работы были получены данные о распределении иммунореактивности к продуктам гена HCS2 в периферических тканях и нервной системе Clione. В буккапьных ганглиях животного были идентифицированы нейроны, содержащие продукты гена HCS2 (Рис. 11). Было показано, что эти клетки, используя в качестве нейромедиатора пептиды семейства CNP, оказывают мощное активирующее воздействие на активность ресничного эпителия пищевода (Рис. 12 А). Было продемонстрирвано, что найденные нейроны активируются во время пищевого поведения Clione и составляют, таким образом, ранее не описанный нейронный механизм пищевого поведения моллюсков.

Кроме того, нами впервые было показано, что церебральные серотонинергические нейроны Ц1 также оказывают активирующий эффект на активность ресничного эпителия пищевода Clione (Рис. 12 Б). При этом было убедительно продемонстрировано, что этот эффект является прямым и опосредуется серотонином. Принимая во внимание высокую степень гомологии церебральных серотониновых клеток у всех исследованных видов брюхоногих моллюсков, можно предположить, что этот нейрон вовлечен в контроль ресничного эпителия и у других видов. Выяснилось, что хотя эти две системы (CNP и серотонинергическая), в общем, выполняют одну и ту же функцию - активацию ресничного эпителия, сами нейроны находятся в антагонистических взаимоотношениях. Было найдено, что внутриклеточная стимуляция метацеребральных клеток приводит к выраженной гиперполяризации CNP-содержащих нейронов (Рис. 12 В). Кроме того, во время спонтанной активности эти клетки демонстрировали одновременные синаптические входы противоположной направленности: ВПСП в церебральных нейронах соответствовали ТПСП в буккапьных CNP-содержащих клетках. Было высказано предположение, что, возможно, CNP пептиды и серотонин достигают одного и того же

Рис. И. С№-иммунореак-тивные нейроны в буквальных ганглиях СНопе. Стрелками отмечены

окрашенные аксоны в гастро-эзофагеальных нервах. Калибровка 200 мкм.

§0,2

£0,1

Бк-ПИ

20мВ

о 0.1 -

Бк-ПИ

результата - увеличения скорости ресничного транспорта - разными способами. Например, один медиатор может увеличивать силу сокращения ресничек, а другой - увеличивать частоту биения. Поскольку пищевое поведение Clione является сложным, многоступенчатым процессом, на разных его этапах может требоваться разный паттерн работы ресничного эпителия, что достигается активацией CNP- и серотониновой систем в разные периоды пищевого поведения, а найденные нами нейронные механизмы препятствуют одновременной активации этих двух систем.

3.1.6. Роль ГАМК в нейронных механизмах пищевого поведения Helix lucorum

Как было показано в ряде работ, ГАМК-ергическая система играет важную роль в организации пищевого поведения у моллюсков. В связи с этим мы решили изучить влияние ГАМК на пищевое поведение виноградной улитки.

Мы изучали эффект аппликации ГАМК на изолированную буккальнуто массу и буккальную массу, соединенную с буккальными ганглиями. Было найдено, что аппликация ГАМК в концентрации от 10"5 до Ю^М на препарат буккальной массы,

соединенной с буккальными ганглиями, на всех протестированных препаратах (п=8) приводила к немедленному увеличению частоты движений радулы и соответствующих сокращений мышц глотки на десятки минут. Запись

активности церебро-буккальной коннективы при помощи присасывающего пластикового электрода на препарате изолированных буккальных ганглиев показала, что аппликация ГАМК приводила к появлению ритмичных вспышек активности, отражающих активацию

| 20мВ

Рис. 12. Две различные нейронные системы контроля активности ресничного эпителия в пищеводе СИопе. А - внутриклеточная стимуляция Бк-ПИ нейронов приводила к выраженному увеличению скорости ресничного транспорта в пищеводе. Б - Ц1 также вызывала активацию ресничного эпителия, которая, однако, затем сменялась угнетением функции ресничек. В -индуцированная в Ц1 вспышка потенциалов действия приводила к возникновению отставленной высокоамплитудной

гиперполяризации в Бк-Пи нейронах.

буккального генератора ритма. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о вовлечении ГАМК в запуск пищевого поведения у виноградной улитки.

3.2. НЕЙРОННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ СиОЫЕ

Одной из отличительных особенностей моллюсков является исключительно важная роль гидроскелета в реализации практически любого типа поведения. Ответственной за гидродинамические изменения гидроскелета является сердечно-сосудистая система. В связи с этим быстрая и адекватная регуляция функции сердечно-сосудистой системы со стороны ЦНС приобретает у моллюсков исключительное значение, что дает хорошую модель для изучения принципов нервной регуляции физиологических процессов. В нашей работе было проведено детальное исследование нейронного субстрата и механизмов нервной регуляции активности сердечно-сосудистой системы у морского ангела.

Группа, состоящая из четырех кардиоактивных нейронов, была идентифицирована нами в интестинальном ганглии СНопе. Эти клетки были названы интестинальными кардиостимуляторами (Инт-КС) и представляли собой, по всей видимости, две пары билатерально симметричных нейронов. Относительно слабая внутриклеточная стимуляция этих нейронов вызывала сокращения только предсердия, в то время как более сильная стимуляция вызывала сокращение предсердия, за которым следовало несколько полноценных атриовентрикулярных сокращений (Рис. 13). Эффект Инт-КС нейронов на сердце был, по всей видимости, опосредован пептидом, схожим с педальным пептидом тритонии (Тпеп). Эти нейроны демонстрировали выраженную иммунореактивность к Тпеп и, кроме того, их эффект на сердце воспроизводился

аппликацией экзогенного

педального пептида тритонии (Рис. 14 А).

В педальных ганглиях СНопе ранее был описан серотонинергический нейрон, вызывающий мощную

активацию сердца (АгэЬаУзку е1 а1., 1990). Однако детальное описание эффекта этого нейрона, названного позже педальным кардиостимулятором (Пед-КС), раздельно на предсердие и желудочек дано не было. Нами было обнаружено, что этот нейрон оказывает сильное активирующее воздействие

Инт-КС Сердце

тт

Сердце

Рис. 13. Эффект стимуляции Инт-КС на активность сердца. А - относительно слабая вспышка вызвала только два сокращения предсердия. Б - более сильная стимуляция клетки на том же препарате вызвала три сокращения предсердия, за которыми последовало три полноценных атриовентрикулярных сокращения.

5-НТ

10 с

только на сокращения желудочка. Мы доказали, основываясь на

иммунореактивности к серотонину, блокирующему действию антагониста серотониновых рецепторов миансерина и метизергида и наблюдению, что экзогенный серотонин воспроизводит эффект стимуляции Пед-КС на активность сердца (Рис. 14 Б), что с высокой долей вероятности серотонин является основным медиатором, опосредующим действие этого нейрона на сердце.

Плотная сеть волокон, иммунореактивных к Тпеп, была обнаружена как в предсердии, так и в желудочке сердца СИопе, в то время как серотониновая иммунореактивность была представлена в основном в желудочке. В предсердии при этом обнаруживались редкие серотонин-иммунореактивные волокна,

пересекающие предсердие на пути к желудочку. Таким образом,

распределение иммунореактивности к

серотонину и педальному пептиду тритонии в сердце СИопе отчетливо демонстрировало выраженную корреляцию с физиологическими эффектами педальных и интестинальных кардиостимулирующих нейронов.

Помимо описанных выше двух кардиостимулирующих и одной кардиоингибиторной нейронных сетей в ЦНС СИопе, мы также впервые описали новый дополнительный элемент нейрональной кардиорегуляторной сети. Этот элемент представлен гигантским интестинальным нейроном, получившим название Z-клeтки. Внутриклеточная стимуляция Z-клeтки вызывала сокращения предсердия, не оказывая никакого эффекта на активность желудочка. Отростки 2-клетки были прослежены вплоть до сердца, причем интенсивное ветвление тонких отростков было обнаружено в тканях предсердия, но не желудочка.

С целью определения иерархического положения 7-клетки в нейронной сети СИопе мы производили стимуляцию ряда ключевых интернейронов, ответственных за реализацию определенных типов поведения, при одновременной регистрации активности Z-клeтки. Было найдено, что стимуляция педального кардиостимулятора вызывала активацию Z-клeтки. Оказалось, что сильная внутриклеточная стимуляция оборонительного интернейрона Р1-\УЬ, который обеспечивает запуск пассивно-

Рис. 14. Влияние серотонина и педального пептида на активность изолированного сердца СИопе. А - аппликация 10-4М Тпеп приводила к выраженному увеличению частоты и силы сокращений как предсердия, так и желудочка. Б - аппликация Ю^М серотонина (5-НТ) вызывала сильную активацию сокращений только желудочка. Первые несколько пиков вниз ниже линии покоя обусловлены механической «отдачей», вызванной сильными начальными сокращениями изолированного сердца. Моменты аппликации веществ отмечены стрелками.

оборонительной реакции (Norekian and Satterlie, 1996), также вызывала активацию Z-клетки. Таким образом, Z-клетка активировалась при реализации двух функционально противоположных форм поведения и активировалась двумя клетками, оказывающими также противоположные физиологические эффекты.

Хотя общая реакция сердца Clione на тактильную стимуляцию головы и хвоста была описана ранее (Arshavsky et al., 1990), детальный паттерн кардиоваскулярных реакций с разделением активности желудочка и предсердия до настоящего времени изучен не был. Мы провели детальный видеоанализ активности сердца во время протекания пассивно- и активно-избегательной реакции на полуинтактном препарате. Выяснилось, что тактильная стимуляция хвоста, вызывающая активно-избегательную реакцию, вызывала увеличение частоты сокращений как желудочка, так и предсердия. Стимуляция головы, приводящая к развитию пассивной оборонительной реакции, вызывала при этом прекращение активности как желудочка, так и предсердия, однако после паузы предсердие возобновляло свою работу раньше желудочка, причем в некоторых случаях частота сокращений предсердия была даже выше, чем до стимуляции.

Одной из целей настоящей работы было определить роль каждого из типов кардиорегуляторных нейронов в регуляции активности сердца при протекании двух функционально противоположных типов поведения, требующих противоположных изменений в активности сердечно-сосудистой системы - быстрого избегателыюго плавания и пассивной оборонительной реакции. Быстрое избегательное плавание индуцировалось нанесением тактильного стимула на каудальную часть тела животного, тогда как пассивно-оборонительная реакция вызывалась сильной тактильной стимуляцией головы. Сильная тактильная стимуляция хвоста Clione вызывала активно-избегательную реакцию животного, которая выражалась в значительной активации локомоторной активности, что требовало соответствующей активации сердечно-сосудистой системы. При этом, как это было показано ранее, происходила активация педального кардиостимулятора и торможение интестинального кардиоингибитора (Arshavsky et al., 1990). Мы впервые продемонстрировали, что при реализации этого типа поведения на полуинтактном препарате происходит также активация интестинальных кардиостимуляторов и интестинальной Z-клетки. Индукция пассивно-оборонительной реакции путем тактильной стимуляции головы приводила к угнетению локомоторной активности, сокращению крыльев и тела и временной остановке сердца. Ранее было продемонстрировано также, что тактильная стимуляция головы на полуинтактном препарате вызывала угнетение спайковой активности в педальном кардиостимуляторе и активацию интестинального кардиоингибитора (Arshavsky et al., 1990). Мы обнаружили, что интестинальные кардиостимуляторы и Z-клетка также активируются во время реализации пассивно-оборонительного поведения, хотя и с выраженной латентностью и в значительно меньшей степени, чем при активно-избегательной реакции.

Как было сказано выше, эффект стимуляции интестинальных кардиостимуляторов на активность сердца зависит от частоты импульсации: относительно слабая стимуляция этих клеток приводит к активации только предсердия, тогда как более сильная стимуляция, вызывающая частоту импульсации больше 5Гц, вызывает активацию как

предсердия, так и желудочка (Malyshev et al., 1999). Таким образом, тактильная стимуляция головы Clione приводила к отставленной активации Z-клетки, а также к отставленной относительно слабой активации интестинальных кардиостимуляторов, что, как нам известно, приводит к активации предсердия. Желудочек сердца Clione, так же как и аплизии, имеет толстые мышечные стенки, тогда как предсердие образовано тонкими прозрачными соединительно-тканными стенками, бедными мышечными волокнами. Очевидно, что основную насосную функцию выполняет желудочек, в то время как предсердие, по-видимому, служит лишь для наполнения желудочка. Таким образом, полученные данные позволяют предположить, что активация предсердия при неактивном желудочке, происходящая при развитии пассивно-оборонительной реакции, обеспечивается сложным паттерном активности интестинальных кардиостимуляторов и Z-клетки, что обеспечивает кровенаполнение желудочка и, таким образом, делает сердце готовым к последующей активации.

3.3. НЕЙРОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОБОРОНИТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ НАЗЕМНОГО

МОЛЛЮСКА HELIXLUCORUM

3.3.1. Нейронная сеть оборонительного поведения Helix

Виноградная улитка Helix lucorum является широко используемым объектом для изучения нейронных механизмов поведения и, в особенности, механизмов пластичности поведения. Как и у других видов брюхоногих, наиболее пластичным у виноградной улитки является оборонительное поведение. По изучению нейронных механизмов пластичности оборонительного поведения Helix lucorum опубликовано уже довольно значительное количество работ, и каждый год публикуются все новые и новые исследования. Однако, если эфферентная часть нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки, представленная командными нейронами, была изучена в деталях, то до начала настоящей работы сенсорные элементы этой сети были практически не описаны.

В нашей работе впервые были идентифицированы первичные механосенсорные нейроны, передающие тактильную информацию с поверхности кожи виноградной улитки на командные нейроны оборонительного поведения и вовлеченные, таким образом, в контроль оборонительных реакций животного. Эти нейроны, названные по месту их локализации, плевральными вентро-латеральными нейронами (ПлВЛ), располагались на вентролатеральной поверхности плевральных ганглиев между плевропедальной и плевроцеребральной коннективами. Всего в каждом ганглии насчитывалось, по нашим оценкам, порядка 15-30 клеток (Рис. 15). Большинство ПлВЛ клеток имело диаметр тела около 20-30 мкм, однако одна из клеток этой группы была существенно больше остальных (около 40 мкм) и могла быть визуально идентифицирована. Эта клетка была обозначена нами как нейрон плевральный четвертый (Пл4). Внутриклеточное окрашивание ПлВЛ нейронов нейробиотином показало, что все клетки этой группы посылают свои отростки через плевропедальную коннективу в педальный ганглий и далее во второй кожный нерв. Пл4 нейрон, кроме того, имел дополнительный отросток, который выходил через плевро-церебральную коннективу в церебральный ганглий.

ПлВЛ нейроны в изолированной ЦНС и на полуинтактном препарате виноградной улитки в отсутствие стимуляции были электрически неактивны: они демонстрировали отсутствие спонтанной спайковой активности и фоновых ВПСП. Точечная тактильная стимуляция кожи, покрывающей дорзапьную поверхность ноги животного, вызывала в ПлВЛ нейронах потенциал действия, который развивался прямо от потенциала покоя клетки (Рис. 16 А). Последний факт указывает на то, что место генерации этого потенциала действия находилось на значительном расстоянии от сомы. Интересно, что при продолжительной тактильной стимуляции потенциал действия в ПлВЛ нейронах генерировался только в начале и в конце стимула (длительность тактильных стимулов в этих экспериментах варьировалась от 0.02 до 10 с). Мы обнаружили, что каждый из ПлВЛ нейронов имеет рецептивное поле овальной формы, расположенное на коже, покрывающей дорзо-латеральную поверхность виноградной улитки (Рис. 16 Б). Рецептивное поле идентифицированного нейрона Пл4 имело длину около 20мм и располагалось сразу за задними щупальцами. Рецептивные поля остальных ПлВЛ нейронов были существенно меньше (5-12мм). Довольно часто наблюдалось частичное перекрывание рецептивных полей разных нейронов. Тактильная стимуляция кожи по внешнему краю рецептивного поля не вызывала гиперполяризующего ответа данного ПлВЛ нейрона, хотя такое поведение типично для механосенсорных нейронов моллюсков (Getting, 1976; Mellon, 1972; Spray et al„ 1980; Walters et al., 1980).

Нанесение на рецептивное поле ПлВЛ нейронов различных химических агентов, таких как концентрированный раствор поваренной соли, 0,5М растворы НС1 и NaOH, не приводило к генерации потенциалов действия в этих клетках, несмотря на то, что подобная стимуляция приводила к выраженному деполяризационному ответу в командных нейронах оборонительного поведения. Последнее свидетельствует в пользу того, что ПлВЛ нейроны являются специфическими механоафферентыми клетками, тогда как сенсорная информация других модальностей передается другими нейронами.

Было найдено, что каждый потенциал действия, индуцированный в ПлВЛ нейроне вызывает ВПСП в соотношении 1:1 в ипсилатеральных Пл1, Па2 и ПаЗ, а также контрлатеральных Па2 и ПаЗ нейронах. Было найдено, что короткая пачка потенциалов действия была способна вызвать генерацию потенциала действия в Пл1 клетке, при этом во всех париетальных командных нейронах регистрировался лишь подпороговый ответ.

плеиро-церебральпая кониекгина

Рис. 15. Схематическое изображение вентральной поверхности левого плевралыюго ганглия. Плевральные вентролатеральные нейроны (ПлВЛ) обозначены черным. Дополнительно показан идентифицируемый плевральный командный нейрон ЛПл1.

Вызванные спайками в ПлВЛ клетках ВПСП в командных нейронах сохранялись в растворе с повышенным содержанием ионов кальция и магния. Кроме того, эти ВПСП демонстрировали короткую и стабильную латентность. Все приведенные здесь данные убедительно свидетельствуют, что связь между ПлВЛ клетками и плевральными и париетальными командными нейронами оборонительного поведения является моносинаптической.

Синаптическая связь между ПлВЛ клетками и командными нейронами демонстрировала

выраженную депрессию при ритмической стимуляции, причем динамика угасания ВПСП и поведенческих ответов при ритмической тактильной стимуляции кожи была довольно схожей.

Следующим шагом в наших исследованиях стала идентификация нейротрансмиттера, используемого в синаптической связи между ПлВЛ и командными нейронами оборонительного поведения, Было обнаружено, что специфические блокаторы ацетидхолина, серотонина и дофамина в концентрациях до 10" 4М не оказывали значительного влияния на ВПСП, вызванные стимуляцией ПлВЛ клеток. Однако оказалось, что аппликация специфического антагониста NMDA-рецепторов CNQX (5х10"5М) и DNQX (10"5М) приводила к существенному снижению амплитуды ВПСП, вызванных стимуляцией ПлВЛ клеток. Кроме того, экзогенный L-глутамат, локально апплицируемый на сому изолированных командных нейронов, вызывал в последних выраженный деполяризационный ответ. Все эти данные указывают на то, что именно глутамат опосредует синаптическую передачу между ПлВЛ и командными нейронами виноградной улитки.

Основываясь на морфологическом, электрофизиологическом и функциональном сходстве ПлВЛ нейронов с другими механосенсорными нейронами, описанными на различных видах моллюсков, мы полагаем, что найденные нами клетки являются первичными механосенсорными нейронами. Подобно другим механоафферентам и сенсорным интернейронам у беспозвоночных (Byrne, 1982; Byrne et al., 1974; Callee et al., 1971; Walters et al., 1983; Zucker, 1972), синаптическая связь между ПлВЛ и командными нейронами демонстрировала прогрессирующую депрессию при ритмической стимуляции.

ЛПл1

ЛПл4

110 на

тзттьныи стимул

тактильный стимул

ГОЛОВА ХВОСТ

Рис. 16. Сенсорные свойства ПлВЛ нейронов. А - продолжительный тактильный стимул, приложенный к коже, вызывал в Пл4 нейроне генерацию потенциалов действия, возникающих только в начале и конце стимула (ON/OFF ответы). Б - рецептивные поля ПлВЛ нейронов. Границы рецептивных полей отмечены пунктирной линией. Для ориентации показан также рисунок складок кожи.

Однако, в отличие от механоафферентных нейронов аплизии (Walters et al., 1983) и прудовика (Inoue et al.. 1996), демонстрировавших медленную адаптацию ответов к продолжающейся (непрерывной) механической стимуляции, ПлВЛ нейроны в этих условиях отвечали одиночным потенциалом действия лишь на начало и конец стимула (ON/OFF ответ). Это делает их похожими на Т клетки пиявки (Nicholls and Baylor, 1968), S нейроны тритонии (Getting, 1976) и механоафферентные нейроны морского черепка (Olivo, 1970). Однако S нейроны тритонии активировались, помимо механических, также химическими стимулами, чего мы никогда не наблюдали в наших экспериментах. Другим характерным отличием ПлВЛ нейронов от механосенсорных клеток других моллюсков является отсутствие гиперполяризационного ответа при нанесении стимула вне рецептивного поля данного нейрона (Getting, 1976; Spray et al., 1980). Интересно, что другие сенсорные нейроны, описанные у виноградной улитки и иннервирующие внутренние органы (Па7, 9, 11) (Логунов и Балабан, 1978), отвечали гиперполяризацией на тактильную стимуляцию кожи и мантии, тогда как механическая стимуляция висцеральных органов вызывала в них вспышку потенциалов действия, которые также характеризовались отсутствием препотенциала (Аракелов и др., 1989). К сожалению, авторы не применяли продолжительную (непрерывную) механическую стимуляцию, поэтому мы не можем сравнить адаптационные свойства ответов ПлВЛ и Па7, 9, 11 нейронов.

Синаптическая связь между ПлВЛ и командами нейронами виноградной улитки оказалась схожей по своим нейрохимическим свойствам с сенсомоторными синапсами L-кластера аплизии, опосредующими рефлекс отдергивания жабры. И у аплизии, и в наших экспериментах синаптическая связь в сенсомоторных синапсах блокировалась специфическими антагонистами NMDA рецепторов (Dale and Kandel, 1993). Последний факт имеет огромное научно-теоретическое значение. Дело в том, что NMDA-зависимая пластичность в нейронах гиппокампа является на сегодняшний день важным установленным механизмом обучения и памяти у млекопитающих. Поэтому идентификация NMDA-подобных синаптических связей в нейронных сетях, служащих моделями обучения на моллюсках, дает возможность использовать данные, полученные на беспозвоночных моделях, при анализе механизмов пластичности у млекопитающих и человека.

3.3.2. Роль продуктов гена HCS2 в функции командных нейронов

Относительно недавно в нашей лаборатории были изолированы и описаны гены HCS1 (Helix Command Specific I) и HCS2 (Helix Command Specific 2), наибольший уровень экспресии которых наблюдается в гигантских командных нейронах париетальных ганглиев (Bogdanov et al., 1994, 1998). Кодируемый геном HCS2 белок-предшественник имеет в своем составе Са-связывающий фрагмент и четыре нейропептида, три из которых (CNP2, CNP3, CNP4) потенциально амидируемы (и экскретируемы) и имеют сходную последовательность аминокислот Tyr-Pro-Arg-X-Gly на С-конце. Несмотря на то, что позже CNP-подобные пептиды были обнаружены у целого ряда беспозвоночных, о функции этого гена и кодируемых им пептидов известно сравнительно мало. Было показано, что уровень экспрессии гена HCS2 возрастает под влиянием стрессирующих

воздействий на животное, а также при аппликации на изолированную нервную систему серотонина и химических агентов, увеличивающих внутриклеточную концентрацию свободного кальция. В условиях стимуляции, вызывающей оборонительное поведение, экспрессия этого гена наблюдается и в других нейронах (Balaban et al., 2001).

Одним из компонентов оборонительной реакции улитки на "опасные" стимулы, по крайней мере частично опосредованной париетальными командными нейронами, является закрытие отверстия легочной полости (дыхальца). Показано (Балабан и Литвинов, 1977), что внутриклеточная стимуляция даже одного командного нейрона приводит к кратковременному закрытию дыхальца. Закрытие дыхальца является, пожалуй, наиболее выраженной реакцией, наблюдаемой на полуинтактном препарате в ответ на стимуляцию париетальных командных нейронов. В связи с этим мы поставили задачу изучить возможную роль CNP пептидов в опосредовании этой реакции. Ранее предварительно было найдено, что при аппликации нейропептида CNP4 наблюдалось некоторое изменение активности висцеральных нейронов, среди которых располагаются мотонейроны закрытия и открытия дыхальца (Bogdanov et al., 1998).

В серии экспериментов с одновременной регистрацией движений дыхальца, активности мотонейронов дыхальца и активности командных нейронов в соответствии с описанным ранее (Балабан, 1981) было обнаружено, что внутриклеточная активация одного командного нейрона приводит к увеличению частоты спайков в мотонейронах закрытия дыхальца, торможению спонтанной активности мотонейронов открытия дыхальца и закрытию дыхальца (Рис. 17). Однако оказалось, что вслед за экстренным закрытием дыхальца через несколько десятков секунд после сильной стимуляции одного командного нейрона наблюдалась интенсификация дыхательных движений,

дыхальце

мотонеирон

открытия

дыхальца

ППаЗ

4 мин

+10 нА

Рис. 17. Внутриклеточная стимуляция париетального командного интернейрона ППаЗ приводила к закрытию дыхальца и торможению мотонейрона открытия дыхальца (прямое действие командного нейрона), однако через некоторое время после стимуляции происходило усиление дыхательных движений (отмечено стрелками вниз) и усиление ритмической активности мотонейрона.

выражающаяся в появлении серии из нескольких высокоамплитудных движений открытия-закрытия дыхальца, что сопровождалось усилением ритмической активности мотонейронов дыхальца (Рис. 17). Таким образом, во влиянии командного нейрона на дыхальце можно выделить прямой эффект (закрытие) и отставленный эффект, или эффект отдачи (интенсификация дыхательных движений).

Далее мы изучили влияние пептида СММ на активность мотонейронов дыхальца и активность самого дыхальца. Выяснилось, что аппликация СМР4 в концентрации 10"7М на препараты, в которых фоновая спонтанная активность дыхальца была невысокой (не чаще одного движения в 1мин), приводила к достоверному увеличению частоты и интенсивности дыхательных движений. Происходило также усиление ритмической активности мотонейронов дыхальца, выражающееся в увеличении числа спайков в пачке и частоты пачек (Рис. 18). Число и частота пачек увеличивались в соответствии с изменением числа дыхательных движений. На препаратах с высокой спонтанной

Висц. мотонейрон дыхальца ТсЫР4 10"7М

Рис. 18. Аппликация нейропептида С№4 в концентрации 10"7М приводит к увеличению частоты и интенсивности дыхательных движений дыхальца и усилению ритмической активности мотонейронов дыхальца на полуинтактном препарате. Стрелкой обозначен момент аппликации пептида.

активностью дыхальца (больше одного движения в 1мин) аппликация пептида не приводила к выраженному эффекту. Следует отметить, что ЦНС и мантийный комплекс в наших экспериментах находились в разных отделениях ванночки; пептид при этом апплицировапся только в отделение, где находились ганглии. Аппликация пептида в отделение, где находился мантийный комплекс, не приводила к каким-либо значительным изменениям в активности дыхальца.

Исходя из полученных данных, можно предположить, что именно пептиды, кодируемые геном НСЙ, ответственны, по крайней мере частично, за отставленные эффекты стимуляции париетальных нейронов. Представляется наиболее вероятным, что пептиды действуют не на сами мотонейроны, а на неидентифицированные элементы центрального генератора паттернов дыхательного ритма.

Каково могло бы быть функциональное значение подобного СЫР-опосредованного отставленного эффекта стимуляции командных нейронов - активации дыхательных

движений? Ведь прямым эффектом стимуляции командных нейронов, как известно, является закрытие дыхальца. Тот же эффект вызывают сенсорные стимулы практически любой модальности, предъявляемые интактному животному. Однако при развитии генерализованной оборонительной реакции улитки, когда все тело втягивается в раковину, происходит как раз открытие пневмостома, необходимое для того, чтобы воздух вышел из легочной полости, что необходимо для уменьшения объема тела (Захаров, 1992). Таким образом, отставленный эффект стимуляции командных нейронов, выражающийся в открытии дыхальца, может являться элементом генерализованной оборонительной реакции виноградной улитки.

3.3.3. Кальциевые сигналы, вызываемые высокоамплитудными ВПСП в командных нейронах

Командные нейроны оборонительного поведения в ЦНС Helix lucorum собирают сенсорные входы практически всех модальностей и затем трансформируют эти входы в оборонительные реакции. Известно, что стимуляция любого чувствительного нерва в ЦНС Helix вызывает комплексный ВПСП в командных нейронах. При этом париетальные командные нейроны характеризуются чрезвычайно высоким порогом генерации потенциалов действия, что приводит к возможности возникновения высокоамплитудных ВПСП в этих клетках (до 25мВ) в ответ на электрическую стимуляцию нервов или на адекватную сенсорную стимуляцию периферических органов на полуинтактном препарате. Было показано, что даже подпороговые ВПСП могут сопровождаться кратковременным повышением внутриклеточной концентрации ионов кальция, или, как мы будет в дальнейшем говорить, кальциевым сигналом (Sakman et al., 1994). Известно также, что изменение внутриклеточной концентрации ионов кальция в нейроне является одним из основных триггеров различных внутриклеточных процессов - от активации протеинкиназ до запуска экспрессии генов. В связи с этим мы решили проверить, что происходит с концентрацией ионов кальция в париетальных командных нейронах во время генерации высокоамплитудных ВПСП. Была поставлена серия экспериментов, в которых париетальные командные нейроны внутриклеточно инъецировались кальций-чувствительным красителем Oregon Green, после чего препарат инкубировался в течение бОмин при +4° С. После этого морфология командных нейронов становилась хорошо видимой под эпифлуоресцентным микроскопом. Оптическая регистрация, проводимая практически от любого участка нейритного дерева командного нейрона, показала, что высокоамплитудные ВПСП (при условии, что их амплитуда превышала некоторый критический уровень) сопровождались выраженными кальциевыми сигналами. Максимальная амплитуда кальциевого сигнала, вызванного ВПСП, составляла 1/3 от амплитуды кальциевого сигнала, вызванного потенциалом действия (Рис. 19 А). Таким образом, вполне возможно, что кальциевые сигналы, индуцированные высокоамплитудными ВПСП, способны индуцировать биохимические изменения в нейроне даже без генерации клеткой потенциалов действия.

В дальнейшем нами было обнаружено, что увеличение силы стимуляции нерва в 2 раза (речь идет о стимуле, который уже вызывает выокоамплитудные ВПСП) обычно приводило к 20-30% увеличению амплитуды ВПСП и при этом к непропорционально большому (300%) увеличению кальциевого сигнала (Рис. 19 Б). Для выяснения причин такой диспропорции мы провели специальную серию опытов, в которых ВПСП были имитированы инъекцией деполяризационных ступенек тока. При этом в командный нейрон внутриклеточно инъецировались короткие (100-200мс) деполяризующие ступеньки тока разной амплитуды.

Одновременно производилась оптическая регистрация изменения уровня кальция в отростках клетки. Оказалось, что короткая деполяризация командного нейрона через

внутриклеточный электрод

А Б

ПаЗ

" _110 мб

^ ^ 600 мс

стим. нерва 3.5В стим. нерва 5В

Рис. 19. Кальциевый сигнал (верхняя кривая), регистрируемый оптически в отростках командного нейрона, и соответствующий ему ВПСП (нижняя кривая), вызванный стимуляцией интестинального нерва. Увеличение силы стимуляции нерва в определенном диапазоне приводит лишь к незначительному увеличению комплексного ВПСП в командном нейроне (Б относительно А), при этом кальциевый сигнал, сопровождающий ВПСП, увеличивается почти в два раза.

Инъецируемый ток (нА)

..И""'

ОО о о

• о О

Рис. 20. Кальциевые ответы командного нейрона на короткие деполяризующие импульсы тока (светлые кружки) демонстрируют линейную зависимость от амплитуды тока, в отличие от вызываемой этим током деполяризации мембранного потенциала. Кривая зависимости деполяризации от тока (темные кружки) демонстрирует выраженный перегиб и тенденцию к сатурации.

вызывает выраженный

кальциевый сигнал, довольно схожий с тем, что наблюдается при генерации высокоамплитудных ВПСП. Подавая ступеньки тока разной амплитуды и регистрируя изменение мембранного потенциала, который эти ступеньки вызывали, мы построили кривую зависимости степени деполяризации мембраны от амплитуды ступенек тока. Оказалось, что эта зависимость носит

нелинейный характер,

демонстрируя выраженный перегиб в районе -65мВ (Рис.

20, темные кружки). В противоположность этому, кривая, отражающая зависимость амплитуды кальциевого сигнала от силы деполяризующего тока ступенек носила строго линейный характер и имела существенно больший угол наклона к оси «инъецируемый ток» (Рис. 20, светлые кружки). Это означает, что в определенном диапазоне изменений мембранного потенциала кальциевые сигналы более адекватно передают силу синаптически индуцированных токов, чем уровень деполяризации постсинаптического нейрона. Мы предполагаем, таким образом, что кальциевые сигналы, индуцированные высокоамплитудными ВПСП, способны индуцировать биохимические изменения в нейроне и таким образом опосредовать ответ клетки в подпороговом для потенциала действия диапазоне.

4. ОБЩЕЕ ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Вопрос об эволюционном происхождении крючков у Clione: доводы нейрофизиологии

Гимносоматы являются единственными представителями брюхоногих моллюсков, обладающими уникальной пищедобывательной структурой - хитиновыми крючками, которые сформировались в эволюции как приспособление к хищному пищевому поведению. Однако вопрос об эволюционном происхождении крючков гимносомат на настоящий момент абсолютно неясен. На наш взгляд, существуют две наиболее вероятные гипотезы: 1) крючки - это производные радулы 2) крючки - это производные челюстей. Мы попробуем ответить на вопрос об эволюционном происхождении крючков у Clione, используя полученные нами данные об активности радулы и крючков во время пищевого поведения, а также данные о строении мотонейронных сетей, контролирующих крючки и радулу у Clione, в сравнении с имеющимся в литературе описанием организации мотонейронной сети челюстей у аплизии. Нервный контроль активности челюстей был наиболее детально изучен на морском моллюске Aplysia kurodai. На поведенческом уровне у аплизии (и у тритонии) движения челюстей строго не скоординированы с движениями протракции-ретракции радулы. Челюсти открыты во время протракции радулы и остаются открытыми в течение еще некоторого времени, когда уже начинается ретракция радулы (Audesirk and Audesirk, 1979; Nagahama and Takata, 1988). Считается, что активное поддержание челюстей в открытом состоянии во время ретракции радулы необходимо для захватывания пищи и продвижения ее в буккальную полость. В противоположность этому, крючки и радула у Clione работают в четких противофазных взаимоотношениях: протракции радулы всегда соответствует ретракция крючков и наоборот. Перейдем теперь на уровень мотонейронов соответствующих структур. В начале жевательного цикла в мотонейронах открытия и закрытия челюстей у аплизии наблюдается синхронная нарастающая деполяризация. Однако первыми начинают спайковать мотонейроны открытия - происходит открытие челюстей. Затем деполяризация достигает пороговых значений и в мотонейронах закрытия, и они также начинают разряжаться (на фоне продолжающейся активности в мотонейронах открытия, хотя и несколько ослабленной) - происходит закрытие челюстей. После этого

мотонейроны обоих типов получают синхронные тормозные входы, приводящие к прекращению в них спайковой активности и, таким образом, к прекращению жевательного цикла (Nagahama and Takata, 1988). Совершенно иная картина наблюдается в активности мотонейронов протракции и ретракции крючков у Clione: здесь эти клетки находятся в четких противофазных отношениях: во время активности мотонейронов протракции мотонейроны ретракции получают тормозные входы и наоборот. Кроме того, между мотонейронами протракции крючка и ретракции радулы существуют полисинаптические тормозные связи. Рассмотрим теперь взаимоотношения между мотонейронами крючков и радулы у Clione. Во-первых, как мы показали, между мотонейронами протракции крючков и ретракции радулы - клетками, иннервирующими разные структуры, но работающими синхронно - существуют электрические связи. Во-вторых, между нейронами протракции крючков и ретракции радулы - клетками, опять-таки иннервирующими разные структуры, но работающими уже противофазно -существуют полисинаптические тормозные связи. И в-третьих, похоже, что обе мотонейронных сети - крючков и радулы - управляются одним центральным генератором паттернов, поскольку нами наблюдались ситуации, когда при неподвижных крючках, но активной радуле мотонейроны крючков получали ритмичные подпороговые входы, скоординированные по фазе с разрядами в мотонейронах радулы. Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют об очень тесной связи между мотонейронными сетями крючков и радулы у Clione. Похоже, что мотонейронная сеть крючков скорее образовалась из сети, контролирующей движения радулы, нежели из мотонейронов челюстей. То есть ретрактор крючков эволюционировал из протрактора радулы, а ретрактор радулы эволюционировал в протрактор крючков. Собрав вместе поведенческие и нейрофизиологические данные об активности радулы и крючков у Clione и сравнивания их с соответствующими данными об активности радулы и челюстей у аплизии, мы склоняемся к выводу, что более вероятным эволюционным сценарием является происхождение крючков у Clione от маргинальных зубов радулы, нежели от челюстей. На рисунке 21 изображен процесс ретракции радулы у гипотетического эволюционного предка Clione. Если во время ретракции радулы сокращению больше подвергается центральная ее часть, то края радулы с расположенными на них маргинальными зубами как бы выворачиваются вперед и в центр, что в целом напоминает процесс жестко скоординированных движений протракции крючков и ретракции радулы у Clione. Соответственно, мотонейроны ретракции радулы автоматически начинают играть роль протракторов крючков. У одного из видов анаспид, Akera bullata, который является предком по отношению к гимносоматам, маргинальные зубы радулы отчётливо крупнее остальных зубов и в этом отношении могут рассматриваться как первый шаг к формированию крючков.

ретракция

Рис. 21. Процесс ретракции радулы у гипотетического эволюционного предка СИопе.

Вывод о происхождении крючков у Clione от маргинальных зубьев радулы подтверждается также сравнительно-морфологическими исследованиями, проведенными эволюционным биологом Александром Мартыновым. Им было показано, что челюстные элементы других

заднежаберных существенно отличаются от крючков гимносомат. Прежде всего, челюсти располагаются на

внутренних краях

передней части глотки, тогда как мешки с крючками берут начало в задней части буккального аппарата. Кроме того, морфология отдельных челюстных элементов у анаспид принципиально отличается от морфологии крючков гимносомат. Как видно из рисунка 22, маргинальные зубья Акега по внешнему виду гораздо более схожи с крючками Clione (ср. с Рис. 1), нежели элементы ее челюстей. Наконец, функционально челюсти у заднежаберных - весьма пассивная структура и у самых различных групп Opisthobranchia имеют отчётливую тенденцию к полной редукции. Напротив, крючки гимносомат очень подвижны и лабильны (А. Мартынов, неопубликованные наблюдения). Собранные данные убедительно демонстрируют, что крючки гимносомат имеют гораздо большее сходство с маргинальными зубьями радулы, нежели с челюстями их предковых форм.

Таким образом, используя данные об организации мотонейронной сети, иннервирующей исследуемую анатомическую структуру, нам удалось сделать вывод о ее эволюционном происхождении, причем этом вывод совпал с результатами сравнительно-морфологических исследований.

4.2. Преобладание командных или модуляторных свойств гомологичного нейрона у разных видов моллюсков, возможно, зависит от особенностей контролируемого им поведения

Несмотря на наличие множества общих черт церебральных серотонинергических нейронов Ц1 у разных брюхоногих моллюсков, между этими клетками существуют некоторые различия. Одним из таких различий, представляющих особенный интерес в связи с исследованием Ц1 у Clione, является разный эффект стимуляции Ц1 на буквальную моторную программу. Так, у пресноводной улитки Helisoma trivolvis, стимуляция Ц1 может инициировать и поддерживать буквальный ритм на «молчащих» препаратах и ускорять его на препаратах со спонтанной жевательной активностью (Granzow and Kater, 1977). То есть Ц1 у этого животного демонстрирует выраженную командную функцию. В то же время у прудовика стимуляция Ц1 не приводит ни к инициации пищевой программы, ни к увеличению частоты уже идущего ритма, а приводит лишь к увеличению интенсивности разрядов мотонейронов ретракции радулы

Рис. 22. Элементы челюстей (А) и маргинальные зубья радулы (Б) у одного из представителей анаспид - Акега soluta. Из Klussmann-Kolb, 2003.

(McCrohan and Benjamin, 1980a). Таким образом, у Lymnaea Ц1 выполняет по отношению к пищевому поведению исключительно модуляторную функцию. Если расположить всех изученных брюхоногих моллюсков в соответствии с некоторой шкалой функций Ц1 по критерию «командность - модуляторность», то с одного конца этой шкалы будет располагаться Helisoma, у которой командная функция Ц1 выражена максимально, а с другого конца - Lymnaea. Все остальные изученные моллюски будут располагаться в разных местах этой шкалы между этими крайними точками. Так, у Pleurobranchea стимуляция Ц1 может активировать одиночный пищевой цикл, однако не способна поддерживать пищевой ритм на «молчащих» препаратах. При этом стимуляция Ц1 у этого моллюска увеличивает частоту уже идущего буккального ритма (Gillette & Davis, 1977). Как показывают наши собственные, а также литературные данные, у Clione Ц1 несомненно обладает командной функцией: стимуляция этого нейрона приводит к запуску буккальной моторной программы. Возникает закономерный вопрос, чем вызвано такое различие функции Ц1 у разных моллюсков? Считается, что подобные отличия отражают эволюционные приспособления клеток к разным пищевым условиям, однако, например, Helisoma и Lymnaea, находящиеся на разных концах нашей виртуальной шкалы, демонстрируют довольно сходное пищевое поведение, заключающееся в ритмичных движениях радулы, соскребающей пищевой субстрат. Одно из возможных объяснений наблюдаемому явлению нам видится в разном паттерне активности буккальной массы во время пищевого поведения у разных моллюсков. Так, виды, у которых Ц1 играет преимущественно модуляторную роль (Lymnaea, Aplysia, Helix), питаются относительно твердой пшцей (листья растений), для отделения которой требуется приложение определенных усилий; при этом скорость этих движений часто бывает небольшой. В то же время Helisoma и Planorbis во время пищевого поведения соскабливают с субстрата мягкие диатомовые водоросли, а у Clione ритмичные движения радулы способствуют заглатыванию мягкого тела жертвы (моллюск Limacina) целиком. Хищный моллюск Pleurobranchea и вовсе лишен радулы, и его консуматорное пищевое поведение заключается в ритмичном сокращении глотки, обеспечивающем всасывание пищи. Жевательный ритм при этом может быть гораздо более стереотипичным и, будучи раз инициированным, продолжаться определенное время без изменений. Так, и Helisoma, и Planorbis, попав на место, богатое диатомовыми водорослями, образно говоря, «включают» жевательный ритм и ползут вперед, как комбайн, методично опустошая поверхность. У Clione и Pleurobranchea после того, как жертва захвачена, начинается процесс ее проглатывания - процесс, длящийся достаточно долго и также допускающий запуск стереотипного жевательного ритма на продолжительное время. Соответственно, у всех четырех вышеописанных видов Ц1 в той или иной степени выполняет командную функцию по отношению к жевательному ритму. В противоположность этому, у аплизии консуматорная часть пищевого поведения часто включает в себя и откусывание пищи. Кроме того, при случайном поедании несъедобной пищи у аплизии запускается процесс отторжения - моторная программа, противоположная жеванию и проглатыванию. То есть здесь недопустим просто запуск жевательного ритма по принципу «включил и забыл». Прудовик и виноградная улитка, как и аплизия, также питаются твердой пищей, и каждое

жевательное усилие может слегка отличаться от предыдущего, поскольку геометрия куска пищи постоянно меняется в процессе ее поедания. И, как было показано в целом ряде работ, Ц1 у этих трех видов по отношению к пищевому поведению не выполняет командную (запускающую) функцию, а лишь модуляторную.

Таким образом, суммируя все вышесказанное, можно предложить следующую схему, объясняющую различия роли Ц1 в нейронных механизмах контроля пищевого поведения. Можно предположить, что влияние Ц1 на буккальную пищевую программу у разных видов брюхоногих моллюсков меняет свою функцию по шкале «командность -модуляторность» в зависимости от особенностей движений пищедобывательных структур в процессе консуматорной фазы пищевого поведения. У видов, питающихся мягкой пищей, у которых стереотипный жевательный ритм может быть запущен на некоторое продолжительное время, Ц1 обладает более выраженной командной функцией, тогда как у моллюсков, питающихся твердой пищей, где в каждый момент времени может потребоваться модификация или остановка жевательного ритма, Ц1 оказывает скорее модуляторное влияние на пищевую программу.

4.3. Сравнение консервативности функции нейропептидов и «классических» медиаторов в нейронных механизмах поведения у родственных видов моллюсков

При исследовании роли пептида СЫР4 в функционировании париетальных командных нейронов виноградной улитки было найдено, что в эффекте стимуляции командного нейрона на активность дыхальца помимо хорошо описанного прямого эффекта (экстренное закрытие дыхальца, торможение мотонейронов открытия и активация мотонейронов закрытия), существует еще и отставленный эффект стимуляции командных нейронов: значительное увеличение частоты и интенсивности движений дыхальца и усиление ритмической активности мотонейронов дыхальца. Также было найдено, что подобный эффект (интенсификация движений дыхальца) наблюдался при аппликации на ЦНС С№4 - нейропептида, содержащегося в командных нейронах. Исходя из этих данных, можно предположить, что именно пептиды, кодируемые геном НСБ2, ответственны, по крайней мере частично, за отставленные эффекты стимуляции париетальных нейронов.

При изучении функции СЫР-подобных пептидов на морском ангеле было обнаружено, что буккальные нейроны пищевода (Бк-ПИ) этого моллюска демонстрировали выраженную СИР-подобную иммунореактивность. С другой стороны, аппликация ОУРЯЬ-амида, одного из СЫР пептидов виноградной улитки, увеличивала частоту биения ресничек в пищеводе СИопе - эффект, сходный с эффектом внутриклеточной стимуляции Бк-ПИ клеток. Следовательно, вполне вероятно, что, по крайней мере частично, эффект стимуляции Бк-ПИ нейронов может быть опосредован нейропептидом, схожим с СЫР пептидами виноградной улитки.

Таким образом, нейропептид С№-семейства, по всей видимости, принимает участие в нейронных механизмах оборонительного поведения виноградной улитки, и при этом похожий пептид вовлечен в контроль пищевого поведения крылоногого моллюска СИопе Итаста. Оборонительное поведение у виноградной улитки доминирует над

пищевым (Балабан и Захаров, 1992), в то время как у морского ангела пищевое (охотничье) поведение является доминантным по отношению к оборонительному (Norekian and Satterlie, 1996). В любом случае у обоих изученных видов пищевое и оборонительное поведение являются взаимоисключающими. Таким образом, как следует из полученных нами данных, CNP-подобный нейропептид у СНопе и Helix вовлечен в контроль функционально противоположных видов поведения. Кроме того, как было недавно показано в нашей лаборатории, пептиды семейства CNP, по всей видимости, вовлечены в контроль активности сердечно-сосудистой системы виноградной улитки, а именно, обладают выраженной кардиостимулирующей функцией (Aseyev, 2010).

В интестинальных ганглиях СНопе нами были идентифицированы четыре кардиоактивных нейрона Инт-КС, демонстрировавшие выраженную иммунореактивность к педальному пептиду тритонии (Тпеп). Кроме того, аппликация Тпеп имитировала эффект внутриклеточной стимуляции Инт-КС - вызывала сильную активацию предсердия и менее выраженную активацию желудочка. С другой стороны, у тритонии, животного, из которого, собственно, был выделен Тпеп, он регулирует функцию ресничного эпителия. Было показано, что этот нейропептид увеличивает частоту биения ресничек на поверхности ноги тритонии (Willows et а)., 1997), в пищеводе (Pavlova et al., 1999) и слюнных железах (Gaston, 1999). Таким образом, как и в случае с CNP пептидами, мы сталкиваемся с тем, что один и тот же пептид выполняет совершенно разную функцию у разных, по эволюционно близких видов животных. Тпеп увеличивает активность ресничного эпителия у тритонии, тогда как родственный пептид у СНопе активирует деятельность сердца.

Если же обратиться к ситуации с «классическими» медиаторами, то, похоже, ситуация здесь гораздо более консервативная. Так, ГАМК, как было показано в наших экспериментах, запускает пищевое поведение у виноградной улитки. Аналогичную функцию этот медиатор выполняет у Clione (Arshavsky et al., 1993) и Helisoma (Robinson et al., 1993). Серотонин посредством гомологичного церебрального нейрона Ц1 у всех изученных видов моллюсков выступает в качестве положительного модулятора пищевого поведения. Точно так же у широкого круга моллюсков серотонин выступает в качестве кардиоакселераторного, а ацетилхолин - в качестве кардиоингибиторного медиатора. Нельзя не упомянуть также изученную на многих видах подкрепляющую роль серотонина при выработке обучения. Таким образом, собранный массив данных указывает на то, что функции нейропептидов в нервной системе эволюционно близких видов гораздо менее консервативны по сравнению с функцией классических нейромедиаторов.

4.4. Распределенная или специализированная сеть?

Одной из замечательных особенностей нейронной сети является ее способность производить множество различных паттернов активности. В современной нейробиологии существуют две основных модели организации нейронной сети, обеспечивающие подобное многообразие (Hooper, 2005). Первая модель предполагает, что множественность выходных паттернов обеспечивается одной мультифункциональной сетью, состоящей из большого числа связанных между собой нейронов (Рис. 23).

Различные модуляторные влияния приводят к модификации связей между клетками сети, что приводит к реконфигурации сети. В результате этого нейронная сеть начинает генерировать новый паттерн активности. Такую нейронную сеть часто называют распределенной (distributed), или

мультифункциональной (Marder and Calabrese, 1996; Hooper and DiCaprio, 2004). Ярким примером

распределенной нейронной сети является нейронная сеть, контролирующая изгибание пиявки в ответ на механическую стимуляцию кожи. Стимуляция дорзальной стороны пиявки вызывает вентральное сокращение, в то время как прикосновение с вентральной стороны вызывает дорзальный изгиб. Было показано, что эти сокращения контролируются высокораспределенной нейронной сетью в которой промежуточные интернейроны образуют синапсы со всеми мотонейронами и большинство интернейронов (включая антагонистические к данному сокращению) активны в той или иной степени во время сокращений любой направленности (Lockery and Kristan, 1990а, b; Lockery and Sejnowski, 1992). И в целом, большая часть описанных как на позвоночных, так и на беспозвоночных животных нейронных сетей устроена по принципу распределенных нейронных сетей. Так, реконфигурация нейронных сетей, ведущая к изменению паттерна выходной активности, как было показано, лежит в основе генерации разных паттернов дыхания у мышей: нормального дыхания, одиночных глубоких вдохов и форсированного дыхания (Lieske et al„ 2000).

Другая концепция предполагает, что, условно говоря, каждый новый паттерн выходной активности обеспечивается специализированной нервной сетью, которая активна только при данном типе поведения и неактивна при других типах (Рис. 23). Такой принцип организации нейронных сетей называют специализированным (dedicated). Дж. Джинг и К. Вайс несколько модифицировали концепцию специализированной нервной сети, предположив, что сеть имеет модульную организацию, где каждый модуль представляет собой набор функционально связанных нейронов, производящих определенный идентифицируемый паттерн активности (Jing and Weiss, 2005). Множественные паттерны активности в данном случае будут достигаться комбинацией различных модулей. Авторы полагают, что подобная схема организации нейронной сети имеет вычислительные преимущества перед распределенной нервной сетью, поскольку

распределенная специализированные сеть (distributed) сети (dedicated)

Рис. 23. Две возможные модели организации нейронной сети: распределенная и

специализированная. Нейроны, активирующиеся при реализации «поведения 1», отмечены серым цветом. По (\¥и е! а!., 1994а), с изменениями.

требует гораздо меньшего количества «вычислений» для достижения того же результата. Пример модульной организации можно обнаружить в нейронной сети пищевого поведения аплизии. Во время естественного пищевого поведения аплизии длительность протракции и ретракции радулы сильно варьирует от цикла к циклу. Дж. Джинг и К. Вайс описывают два интернейрона, CBI-2 и CBI-12, производящие протракцию радулы большей или меньшей длительности соответственно. Было продемонстрировано, что CBI-2 преимущественно активирует два буккальных нейрона, В34 и В40, что приводит к возникновению длительной протракции, в то время как CBI-12 действует через ВЗО и В65, вызывая короткую протракцию. Таким образом, в нейронной сети пищевого поведения аплизии существуют два модуля, каждый из которых обеспечивает два разных паттерна протракции радулы: CBI-2/B34/B40 и CBI-12/B30/B65. Самое интересное, совместное действие этих двух модулей, активированных в разной степени, обеспечивает протракцию радулы промежуточной длительности (Jing and Weiss, 2005). В то же время нейронная сеть пищевого поведения аплизии представляет собой яркий пример распределенной сети. Так, было показано, что в результате реконфигурации одна и та же нейронная сеть способна производить несколько паттернов активности в процессе пищевого поведения: кусание, глотание, резание пищи и два паттерна отторжения пищи (Kupfermann, 1974; Morton and Chiel, 1993a,b; Nagahama et al„ 1999).

Обнаруженные нами два разных паттерна активности, сменяющие друг друга на разных стадиях пищевого поведения СНопе, контролируются, по всей видимости, одной и той же распределенной нейронной сетью. Во время первой (охотничьей) стадии пищевого поведения происходит резкая протракция буккальных щупалец, сопровождающаяся мощной и длительной активацией всех Цр-А мотонейронов протракции и торможением Цр-Б мотонейронов ретракции. Затем, на второй стадии, происходит активация буккальной ритмической моторной программы. За счет буккального интернейрона Бк-ПИН, который, с одной стороны, сам участвует в буккальном ритме, а с другой, активирует одновременно Цр-А и Цр-Б, происходит вовлечение церебральных мотонейронов щупалец в буккальный ритм. А функциональное «выключение» интернейрона Цр-Аивт делает возможной коакгивацию Цр-А и Цр-Б мотонейронов, т.е. реконфигурацию сети, что приводит к тому, что частично втянутые буккальные щупальца и складки кожи, удерживающие лимацину, совершают ритмичные движения в такт с движениями крючков и радулы, что способствует экстракции лимацины из раковины. Таким образом, мы видим, что нейронная сеть пищевого поведения СНопе построена по принципу распределенных, или мультифункциональных сетей.

В противоположность этому, контроль активного оборонительного поведения Clione реализован, по всей видимости, по совершенно иному принципу. Напомним, что активная оборонительная реакция СНопе возникает при болевой стимуляции хвоста животного и представляет собой стартл-реакцию (один-два очень мощных взмаха крыльями), сразу за которой следует быстрое плавание (Satterlie et al., 1997). Было показано, что стартл-реакция контролируется педальными мотонейронами, которые никак не связаны с мотонейронами плавательного генератора, но при этом иннервируют те же мышцы, которые используются для плавания (Satterlie et al., 1997). То есть в данном

случае мы имеем дело с разными высокоспециализированными нейронными сетями, контролирующими движения крыльев. Одна сеть контролирует плавание, а другая -стартл-реакцию.

Если рассмотреть внимательно схемы строения распределенной и специализированной нейронных сетей, то выясняется следующее. И та, и другая схема подразумевает наличие уровня командных нейронов, то есть нейронов принятия решения. Естественно, что на этом уровне команды о запуске того или иного вида поведения сегрегированы. А вот дальше, на следующем уровне, на уровне интернейронов, модель специализированных нейронных сетей подразумевает сегрегацию сигнала (каждая отдельная сеть обрабатывает свой сигнал), а модель распределенных сетей - нет. Однако на выходе и та, и другая схема подразумевает использование одних и тех же эфферентных структур, т.е. мотонейронов. В случае же с организацией нейронной сети активного избегательного поведения СИопе мы наблюдаем крайнюю степень сегрегации нейронных сетей - сегрегацию даже на мотонейронном уровне. Подобное разделение на мотонейронном уровне - явление довольно редкое (если вообще не единственное) в животном мире. Так, аналогичная стартл-реакция у рыб, запускаемая знаменитыми Маутнеровскими клетками, опосредуется абсолютно теми же мотонейронами, что используются для плавания. Разряд Маутнеровских клеток как бы навязывает плавательным мотонейронам другой тип активности, вне зависимости от того, какая активность наблюдалась в них до развития стартл-реакции (Ре^Ьо, 1991).

Таким образом, в нервной системе СИопе мы видим пример параллельного существования обоих типов организации нейронных сетей: распределенного и специализированного. В случае с СИопе можно попытаться объяснить выбор соответствующего типа организации нейронной сети. Распределенные сети, судя по их широкому распространению в животном мире, являются, по всей видимости, более удачным способом организации нейронных сетей вообще, поскольку представляют собой более гибкий инструмент, обеспечивающий генерацию широкого репертуара поведенческих реакций при меньшем количестве используемых элементов сети. Однако такому способу организации присущ один существенный недостаток. Для реконфигурации нейронных сетей, происходящей вследствие изменений синаптических связей между нейронами в результате модуляторных влияний, требуется, пусть и небольшое, но время. А для осуществления избегательной стартл-реакции важны даже доли секунды, которые могут стоить животному жизни. Возможно, именно поэтому в создании нейронной сети оборонительного поведения СИопе природа пошла по пути создания специализированных нейронных сетей, дойдя в этом процессе до крайностей -создания разных пулов специализированных мотонейронов, иннервирующих те же мышцы, но контролирующих разные типы поведения.

ВЫВОДЫ

1. Во время пищевого поведения СИопе движения крючков четко скоординированы с движениями радулы: протракции крючков всегда соответствует ретракция радулы и наоборот. На нейронном уровне такая координация обеспечивается, во-первых, наличием электрических связей между мотонейронами, работающими в одну фазу, но иннервирующими разные структуры (между протракторами крючков и ретракторами радулы), и во-вторых, наличием реципрокных тормозных полисинаптических связей между нейронами, работающими в противоположные фазы и иннервирующими разные структуры (между протракторами крючков и протракторами радулы).

2. Мотонейронные сети крючков и радулы имеют, по всей видимости, общий центральный генератор паттернов, поскольку даже при неподвижных крючках, но активной радуле мотонейроны крючков получают ритмичные подпороговые входы, скоординированные по фазе с разрядами в мотонейронах радулы.

3. Пачечная активность мотонейрона ретракции крючков во время пищевого ритма смещена по фазе относительно остальных буккальных мотонейронов, что приводит к возникновению небольшого периода коактивации функционально антагонистических мотонейронов протракции и ретракции крючков. Этот период коактивации обеспечивает, по всей видимости, более резкий и сильный выброс крючка во время пищевого поведения СИопе.

4. Описанный нами ГАМК-ергический церебральный интернейрон Цр-БМ осуществляет координацию нескольких структур, вовлеченных в пищевое поведение СИопе: крючков, радулы, складок кожи, закрывающих роговое отверстие, и буккальных щупалец. При этом данный интернейрон выполняет командную функцию по отношению к пищевому поведению СИопе.

5. Во время пищевого поведения СИопе существуют два четко различимых сменяющих друг друга паттерна двигательной активности буккальных щупалец: полная протракция во время первой фазы поведения и ритмическая активность в частично втянутом состоянии во время второй фазы. Клеточным механизмом, лежащим в основе смены паттерна двигательной активности буккальных щупалец, является реконфигурация активности церебральных мотонейронов протракции и ретракции буккальных щупалец: переход от антагонистического к синергическому паттерну активности этих двух групп мотонейронов. Триггерным механизмом, обеспечивающим реконфигурацию сети мотонейронов буккальных щупалец во время пищевого поведения, является изменение возбудимости ГАМК-ергического церебрального интернейрона Цр-А„нт.

6. Ц1 у СИопе образуют моносинаптические серотонинергические связи с мотонейронами буккальных ганглиев, причем ответы в мотонейронах Бк-ПР и Бк-РР на потенциалы действия в Ц1 представляют собой двухфазные изменения мембранного потенциала: деполяризацию, за которой следует гиперполяризация. Подобный тип ответов на стимуляцию Ц1 у моллюсков описывается впервые. Как следствие наличия выраженной гиперполяризационной фазы ответов в буккальных мотонейронах на стимуляцию Ц1 у СИопе, эти клетки, помимо общей для всех брюхоногих моллюсков

функции активации буккальной моторной программы, имеют функцию фазово-зависимой координации активности мотонейронных сетей крючков и радулы.

7. Идентифицированные нами пептидергические буккальные нейроны Бк-ПИ обеспечивают активацию ресничного эпителия в пищеводе СИопе во время пищевого поведения, что представляет собой новый, ранее не описанный, элемент нейронных механизмов пищевого поведения моллюсков. Бк-ПИ нейроны используют пептид, родственный С№ пептидам виноградной улитки, для осуществления контроля активности ресничного эпителия в пищеводе СИопе.

8. Впервые показано, что гигантские серотонинергические церебральные клетки, описанные у всех без исключения изученных видов брюхоногих моллюсков, принимают участие в регуляции активности ресничного эпителия пищевода СИопе, используя в качестве нейромедиатора серотонин.

9. Идентифицированные нами интестинальные кардиостимулирующие нейроны СИопе влияют на активность сердца посредством пептида, родственного СЫР пептидам виноградной улитки.

10. Кардиоактивные нейроны СИопе влияют на активность сердца по-разному: педальный серотонинергический кардиоактиватор влияет только на активность желудочка, СМР-позитивные интестинальные кардиостимуляторы активируют или только предсердие, или как желудочек, так и предсердие (в зависимости от частоты импульсации), в то время как интестинальная 2-клетка активирует только работу предсердия.

И. При развитии пассивно-оборонительной реакции СИопе, сопровождающейся общим угнетением функции сердечно-сосудистой системы, происходит отставленная активация нейронов, активирующих функцию предсердия - интестинальных кардиостимуляторов и г-клетки. Это приводит к активации предсердия на фоне покоящегося желудочка, что, по всей видимости, обеспечивает кровенаполение желудочка и создает условия для последующей быстрой активации сердечно-сосудистой системы.

12. Идентифицированные нами плевральные вентролатеральные нейроны являются первично-сенсорными нейронами, опосредующими передачу тактильной информации в нейронной сети оборонительного поведения виноградной улитки.

13. Выделение С№ пептидов париетальными командными нейронами оборонительного поведения виноградной улитки приводит к отставленной активации висеральных мотонейронов дыхальца и интенсификации движений открытия-закрытия дыхальца.

14. Амплитуда кальциевых сигналов, сопровождающих высокоамплитудные ВПСП в командных нейронах, линейно зависит от силы синаптической стимуляции, в то время как динамика изменения амплитуды самих ВПСП при увеличении силы стимуляции демонстрирует выраженное насыщение. Это означает, что в определенном диапазоне изменений мембранного потенциала кальциевые сигналы более адекватно передают силу стимула, чем уровень деполяризации постсинаптического нейрона.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СТАТЕЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Malyshev A.Y., Norekian Т.Р., Willows A.O.D. Differential effects of serotonergic and peptidergic cardioexcitatory neurons on the heart activity in the pteropod mollusc, Clione limacina. J. Сотр. Physiol. A., 1999, 185(6):551-560.

2. Balaban P.M., Poteryaev D.A., Zakharov I.S., Uvarov P., Malyshev A., Belyavsky A.V. Up- and down-regulation of HCS2 gene expression in the nervous system of terrestrial snail, Helix lucorum., Neuroscience, 2001, 103(2):551-559.

3. Норекян Т.П., Никитин E.C., Браваренко Н.И., Малышев А.Ю., Балабан П.М. Фазозависимая координация двух моторных программ в буккалыюм ганглии крылоногого моллюска., 2001, Журн. высш. нервн. деят., 51(6):765—771.

4. Bravarenko N.I., Ierusalimsky V.N., Korshunova Т.А., Malyshev A.Y., Zakharov I.S., Balaban P.M. Participation of GABA in establishing behavioral hierarchies in the terrestrial snail. Exp Brain Res., 2001,141(3):340-348.

5. Malyshev A.Y., Norekian T.P. Phase-Locked Coordination between Two Rhythmically Active Feeding Structures in the Mollusk Clione limacina. I. Motor Neurons J Neurophysiol 2002, 87(6):2996—3005.

6. Malyshev A.Y., Balaban P.M. Identification of Mechanoafferent Neurons in Terrestrial Snail: Response Properties and Synaptic Connections. J Neurophysiol., 2002, 87(5):2364-2371.

7. Boguslavsky D., Ierusalimsky V., Malyshev A., Balaban P., Belyavsky A. Selective blockade of gene expression in a single identified snail neuron. Neuroscience., 2003, 119(1): 15-18.

8. Bravarenko N.I., Korshunova T.A., Malyshev A.Y., Balaban P.M. Synaptic contact between mechanosensory neuron and withdrawal interneuron in terrestrial snail is mediated by L-glutamate-like transmitter. Neurosci Lett., 2003,341(3):237-240.

9. Balaban P., Chistiakova M., Malyshev A., Volgushev M. Dependence of calcium influx in neocortical cells on temporal structure of depolarization, number of spikes, and blockade of NMDA receptors. J Neurosci Res., 2004, 76(4):481-487.

Ю.Браваренко Н.И., Малышев А.Ю., Воронин JI.JI., Балабан П.М. Эфаптическая обратная связь в идентифицированном синапсе наземного моллюска. Журн. высш. нервн. деят., 2004, 54(4):565-572.

11.Norekian Т.Р., Malyshev A.Y. Coordinated excitatory effect ofGABAergic intemeurons on three feeding motor programs in the mollusk Clione limacina. J Neurophysiol, 2005, 93(1): 305-315.

12.Коршунова T.A., Малышев А.Ю., Захаров И.С., Иерусалимский В.Н., Балабан П.М. Функции пептида CNP4, кодируемого геном HCS2, в нервной системе Helix lucorum Журн. высш. нервн. деят., 2005, 55(1):91-99.

13.Norekian Т.Р., Malyshev A.Y. Neural mechanisms underlying co-activation of functionally antagonistic motoneurons during a Clione feeding behavior. J Neurophysiol., 2006, 95(4):2560-2569.

14.Ivanova J.L., Leonova O.G., Popenko V.I., Ierusalimsky V.N., Korshunova T.A., Boguslavsky D.V., Malyshev A.Y., Balaban P.M., Belyavsky A.V. Intracellular localization of the HCS2 gene products in identified snail neurons in vivo and in vitro. Cell Mol Neurobiol, 2006,26(2): 127-144.

15.Lemak M.S., Bravarenko N.I., Bobrov M.Y., Bezuglov V.V., Ierusalimsky V.N., Storozhuk M.V., Malyshev A.Y., Balaban P.M. Cannabinoid regulation in identified synapse of terrestrial snail. Eur J Neurosci., 2007,26(11):3207-3214.

16.Malyshev A.Y., Norekian T.P., Balaban P.M. Neural Control of Heartbeat during Two Antagonistic Behaviors: Whole Body Withdrawal and Escape Swimming in the Mollusk Clione limacina, J. Comp. Physiol. A., 2008, 194(10):899-906.

17.Malyshev A.Y., Balaban P.M. Buccal neurons activate ciliary beating in the foregut of the pteropod mollusk Clione limacina J. Exp. Biol, 2009 Sep;212(18):2969-2976.

18.Malyshev A.Y., Balaban P.M. Serotonergic cerebral cells control activity of cilia in the foregut of the pteropod mollusk Clione limacina J. Comp. Physiol. A., 2011 197(l):25-32.

ДРУГИЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

1. Tchumatchenko Т., Malyshev A., Wolf F„ Volgushev M. Ultrafast Population Encoding by Cortical Neurons. J Neurosci., 2011, 31(34): 12171-12179

2. Hoch Т., Volgushev S., Malyshev A., Obermayer K., Volgushev M. Modulation of the amplitude ofy-band activity by stimulus phase enhances signal encoding. Eur J Neurosci., 2011, 33(7): 1223-1239.

3. Balaban P.M., Malyshev A.Y., Ierusalimsky V.N., Aseyev N.A, Korshunova T.A, Bravarenko N.I, Lemak M.S., Roshchin M.V., Zakharov I.S., Popova E„ Boyle R. Functional Changes in the Snail Statocyst System Elicited by Microgravity. PLoS ONE., 2011, 6(3):el7710.

4. Малышев А.Ю., Балабан П.М. Роль дендро-соматического выброса медиатора в межнейронной коммуникации. Росс. Физиол. Журн. им Сеченова., 2011, 11 (принято в печать).

5. Tchumatchenko Т., Malyshev A., Geisel Т., Volgushev М., Wolf F. Correlations and synchrony in threshold neuron models. Phys. Rev. Lett., 2010,104(5):058102.

6. Volgushev M., Malyshev A., Balaban P., Chistiakova M., Volgushev S., Wolf F. Onset dynamics of action potentials in rat neocortical neurons and identified snail neurons: quantification ofthe difference. PLoSONE., 2008,3(4):el962.

Заказ № 72-Р/09/2011 Подписано в печать 20.09.2011 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 2,3

д^'Х ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30

у') www.cfr.ru ; е-таИ:info@cfr.ru

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Малышев, Алексей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. НЕЙРОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПИЩЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ.

1.1.1 Объекты исследований.

1.1.2 Пии^евое поведение моллюсков.

1.1.3 Нейронные механизмы аппетитивной фазы пгщевого поведения.

1.1.4 Нейронные механизмы консуматорной фазы пищевого поведения.

1.1.5. Модуляция пищевого поведения.

1.2. НЕЙРОННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ.

1.2.1. Роль сердечно-сосудистой системы в поведении моллюсков.

1.2.2. Особенности строения сердечно-сосудистой системы моллюсков.

1.2.3. Нейронные механизмы регуляции активности сердечно-сосудистой системы у Aplysia.

1.2.4. Нейронная и гормональная интеграция функции сердечно-сосудистой системы у Aplysia.

1.2.5. Нейронные механизмы регуляции активности сердца у Clione.

1.3. НЕЙРОННЫЙ КОНТРОЛЬ ОБОРОНИТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ БРЮХОНОГИХ МОЛЛЮСКОВ.

1.3.1. Стратегии оборонительного поведения.

1.3.2. Нейронные механизмы пасатного оборонительного поведения Aplysia.

1.3.3 Пластичность оборонительного поведения Aplysia и его нейронные механизмы.

1.3.4. Отдергивание жабры у Aplysia: простой оборонительный рефлекс или сложное поведение, управляемое распределенной нейронной сетью?.

1.3.5. Нейронные механизмы оборонительного поведения Clione.

1.3.6. Нейронные механизмы пассивного оборонительного поведения Helix lucorum.

1.3.7. Нейронный контроль колумеллярной системы у легочных моллюсков.

Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объекты исследования и основные электрофизиологические эксперименты.

2.2. Иммунохимическое окрашивание препаратов и эксперименты с двойным мечением нейронов.

2.3. Регистрация активности ресничного эпителия.

2.4. Оптическая регистрация изменений внутриклеточной концентрации ионов кальция.

2 5. Блокада экспрессии генов при помощи инъекции антисмысловых морфолино олигонуклеотидов..

2.6. Эксперименты с нейроналъной культурой.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 НЕЙРОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ПИЩЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ.

3.1.1. Нейронные основы фазово-зависимой координации активности буккалхх»ного аппарата Clione.

3.1.1.1. Координация движений крючков и радулы в процессе пищевого поведения.

3.1.1.2. Идентификация мотонейрнов крючков и радулы.

3.1.1.3. Ритмическая активность мотонейронов при фиктивном пищевом поведенъг-г^г

3.1.1.4. Взаимодействие между мотонейронами разных групп.

Предварительное обсуждение результатов раздела 3.1.1.

31.1.5. Функциональная роль фазово-зависимой координации движений кр7с>ч^7со& и радулы.

3.1.1.6. Нейронные механизмы координации двиэ/сений крючков и радулы.

3.1.2. Регуляция и координация активности нейронов сети пищевого поведения Clione церебрально-буккальным интернейроном Цр-БМ.

3.1.2.1. Морфология интернейрона Цр-БМ и его влияние на активность буквального аппарата Clione.

3.1.2.2. Моносинаптические связи Цр-БМ с мотонейронами буккального ганглия: активация одних групп клеток и торможение других.

3.1.2.3. Доказательство ГАМК-ергичности Цр-БМ:.

3.1.2.4. Дополнительные постсинаптические эффекты Цр-БМ интернейронов.

Предварительное обсуждение результатов раздела 3.1.2.

3.1.2.5. Роль Цр-БМ интернейрона в координации активности трех глсг&ных пищедобывающих структур Clione и контролирующих их нейронных сетей.

3.1.2.6. Активирующая роль ГАМКв пищевом поведении.

3.1.2.7. Церебро-буккалъные интернейроны у брюхоногих моллюсков.

3.1.3. Роль гигантского церебрального серотонинового нейрона Ц1 в peryjx5iUHH активности нейронов буккального ганглия Clione

3.1.3.1 Серотонин-подобная гшмунореактивность Ц1 Clione.

3.1.3.2 Влияние ЦІ на буккальные мотонейроны крючков и радулы.

3.1.3.3 Роль серотонина в опосредовании эффектов Ц1 на буккальные мотонейроны.91 Предварительное обсуждение результатов раздела 3.1.3.

3.1.3.4. Синаптические связи Ц1 с нейронами буккальных ганглиев.

3.1.3.5. Роль ритмической активности ЦІ в нейронных механизмах пищевого поведения.

3.1.4. Коактивация функционально антагонистических групп мотоненронов' во время пищевого поведения Clione.

3.1.4.1. Изменение паттерна активности пищедобывателъных структур Clione (крючков, радулы и буккальных щупалец) в процессе пищевого поведения.

3.1.4.2. Два паттерна нейронной активности мотонейронов протракцгш и ретракции буккальных щупалец• антагонистический и синергический.

3.1.4.3. Синаптические связи между Цр-БМ и Цр-Б клетками.

3.1.4.4. Роль интернейрона Цр-Аант в механизмах коактивации мотонейронов протракции и ретракции буккальных щупалец.

3.1.4.5. Синхронная ритмическая активность в буккальных и церебральных мотонейронах.

Предварительное обсуждение результатов раздела 3.1.4.

3.1.4.6. Функциональная роль смены паттерна активности пищедобывателъных структур Clione во время пищевого поведения.И

3.1.4.7. Нейронные механизмы переключения между разными паттернами активности' Цр-А и Цр-Б сетей.

3.1.5. Нервный контроль активности ресничного эпителия в пищеводе Clione.

3.1.5.1 Буккальные нейроны, влияющие на активность ресничного эпителия.

3.1.5.1 .1. CNP-подобная иммунореактивность у Clione.

3.1.5.1.2. Буккальные нейроны пищевода и их влияние на активность ресничного эпителия пищевода.

3.1.5.1.3. Роль CNP пептидов в опосредовании эффектов Бк-ПИ нейронов.

3.1.5.2 Роль ЦІ в регуляции активности ресничного эпителия пищевода.

3.1.5.2.1. Паттерн ветвления отростков Ц1.

3.1.5.2.2. Влияние стимуляции Ц1 на активность ресничного эпителия пищевода.

3.1.5.2.3. Эффект аппликации серотонина на активность ресничного эпителия пищевода Clione.

3.1.5.2.4. Взаимодействие между Ц1 и Бк-ПИ нейронами. Предварительное обсуждение результатов раздела 3.1.5.

3.1.5.3. Нервный контроль активности ресничного эпителия у моллюсков.

3.1.5.4 Роль CNP-пептидов в нервном контроле ресничного эпителия пищевода.

3.1.5.5. CNP-подобные пептиды у беспозвоночных.

3.1.5.6. Буккалъные нейроны, иннервирующие пищевод, у брюхоногих моллюсков.

3.1.5.7. Роль Бк-ПИ нейронов в птцевом поведении Clione.

3.1.5.8. Влияние серотонина на активность ресничного эпителия у моллюсков.

3.1.5.9. Функциональное значение сетевых взаимодействий Ц1 и Бк-ПИ нейронами.

3.1.5.10. Гомология Ц1 у брюхоногих моллюсков и контроль активности ресничного эпителия в пищеводе.

3.1.6. Роль ГАМК в нейронных механизмах пищевого поведения Helix lucorum.

3.2. НЕЙРОННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ CLIONE

3.2.1. Активность сердца Clione на полуинтактном препарате и на целом животном.

3.2.2. Кардиоактивирующие нейроны интестинальных ганглиев.

3.2.3. Влияние педального серотонинергического кардиоактивного нейрона на активность сердца.

3.2.4. Эффекты аппликации серотонина и педального пептида на активность сердца Clione.

3.2.5. Распределение волокон, иммунореактивных к серотонину и педальному пептиду, в тканях сердца.

3.2.6. Постсинаптические потенциалы, вызываемые кардиоактивными нейронами Clione в тканях миокарда.

3.2.7. Z-клетка интестинального ганглия: третья кардиоактивирующая система Clione.Л

3.2.8. Медиаторная специфичность Z-клетки.

3.2.9. Активность кардиоактивных нейронов Clione при реализации двух функционально противоположных типов поведения.

3.2.10. Активность предсердия и желудочка Clione при разных типах поведения.

Предварительное обсуждение результатов раздела 3.2.

3.2.11. Четыре типа кардиорегуляторных нейронов с разными эффектами на активность желудочка и предсердия.

3.2.12. Нейротрансмиттеры в системе нервного контроля активности сердечно-сосудистой системы Clione.

3.2.13. Паттерны активности кардиорегуляторных нейронов Clione при разных формах поведения.

3.2.14. Функциональное значение раздельной активности предсердия и желудочка.

3.3. НЕЙРОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОБОРОНИТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ НАЗЕМНОГО МОЛЛЮСКА HELLXLUCORUM

3.3.1. Нейронная сеть оборонительного поведения Helix.

3.3.1.1. Идентификация механосенсорных нейронов плеврального ганглия; морфология вентролатеральных нейронов (ПлВЛ).

3.3.1.2. Электрофизиологические свойства и сенсорная модальность ПлВЛ нейронов.

3.3.1.3. Моносинаптическая связь ПлВЛ клеток с командными нейронами оборонительного поведения.

3.3.1.4. Медиаторная специфичность ПлВЛ нейронов.

3.3.1.5. Роль эндоканнабиноидной системы в пластических свойствах нейронной сети оборонительного поведения.

3.3.1.6. Эфаптическая обратная связь в синапсах между ПлВЛ и командными нейронами.

3.3.1.7. Прямая регистрация увеличения уровня кальция, входягцего во время потенциала действия в пресинаптическое окончание, под действием серотонина.

3.3.1.8. Реконструкция синаптической связи между ПлВЛ и командными нейронами в культуре.

3.31.9 Плевральные нейроны, вызывающие высокоамплитудную медленную деполяризацию в командных нейронах Плі.

Предварительное обсуждение результатов раздела 3.3.1.

3.3.1.10. Сравнение ПлВЛ клеток с механоафферентными нейронами, идентифицированными у других брюхоногих моллюсков.

3.3.1.11. Функциональная роль ПлВЛ нейронов.

3.3.1.12. Внутрисинаптическая эфаптическая обратная связь.

3.3.2. Роль продуктов гена HCS2 в функции командных нейронов.

3.3.2.1. Роль нейропептида CNP4, кодируемого геном HCS2, в регуляции активности мотонейронов дыхальца.

3.3.2.2. Экспрессия гена HCS2 в культивируемых командных нейронах.

3.3.2.3. Селективная блокада экспрессии гена HCS2 в командных нейронах оборонительного поведения при помощи морфолино олигонуклеотидов.

3.3.2.4. Изучение роли плевральных НС82-позитивных нейронов.

Предварительное обсуждение результатов раздела 3.3.

3.3.2.4. Возможная роль CNP пептидов в функции командных нейронов.

3.3.3. Кальциевые сигналы, вызываемые высокоамплитудными ВПСП в командных нейронах.

Глава 4. ОБЩЕЕ ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Вопрос об эволюционном происхождении крючков у Clione: доводы нейрофизиологии.

4.2. Преобладание командных или модуляторных свойств гомологичного нейрона у разных видов моллюсков, возможно, зависит от особенностей контролируемого им поведения.

4.3 Сравнение консервативности функции нейропептидов и «классических» медиаторов в нейронных механизмах поведения у родственных видов моллюсков.

4.4. Распределенная или специализированная сеть?.

4.5. Роль дендро-соматического выброса медиатора в межнейронной коммуникации.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СТАТЕЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Клеточные механизмы поведения у животных с простой нервной системой: сравнительный нейрофизиологический анализ"

Известно, что даже небольшие изменения в организации нейронной сети могут приводить к значительным изменениям в поведении животного (Katz and Harris-Warrick, 1999). Изучая то, как у таксономически близких видов организованы нейронные сети, контролирующие одни и те же виды поведения, и сравнивая между собой различия в функционировании этих сетей, можно понять общие принципы строения и эволюции нервной системы (Arbas et al., 1991; Katz, 1991; Paul, 1991; Katz and Harris-Warrick, 1999). В свое время сравнительная, анатомия обеспечила колоссальный вклад в развитие теоретической и эволюционной биологии. Сравнительная нейроэтология в наше время помогает понять, каким образом в процессе эволюции осуществлялось развитие тех или иных нейронных механизмов, приведших в итоге к возникновению сознания.

Одной из основ сравнительной нейробиологии является понятие о гомологичных нейронах (Сахаров, 1974; Weiss and Kupfermann, 1976; Granzow and Rowell, 1981; Pentreath et al., 1982; Croll, 1987). Вообще, гомологичными называются структуры, связанные общностью происхождения, т.е. восходящие к одной и той же предковой структуре (Сахаров, 1974). Однако, несмотря на наличие, множества общих признаков у гомологичных нейронов беспозвоночных, детали их функционирования зачастую различаются, что отражает эволюционные приспособления,поведения к разным условиям существования. Таким образом, сравнивая между собой гомологичные нейронные сети не только у представителей одной таксономической группы, но и у животных, находящихся на разных ступенях эволюционного развития, мы можем проследить, как эволюционный процесс «апробирует» разные модели организации нейронной сети и затем закрепляет наиболее удачные схемы.

Неоднократно подчеркивалось, что моллюски являются прекрасным объектом для' изучения нейронных механизмов поведения. Главными достоинствами этого объекта являютсяе сравнительно просто устроенная нервная система и наличие стереотипных, четко различимых между собой типов поведения. Все это дает уникальную возможность проследить, как изменения» в функционировании нейронов (в том числе на клеточном и молекулярно-генетических уровнях) отражаются в поведении целого животного. Подобная задача до сих пор трудно реализуема на позвоночных животных. Другим, неоправданно редко упоминаемым достоинством моллюсков как. объекта нейробиологических исследований является возможность работы на так называемом полуинтактном препарате. Полуинтактный препарат представляет собой зачастую целое животное, в необходимой степени зафиксированное и отпрепарированное таким образом, чтобы обеспечить доступ к ЦНС. С одной стороны, такой препарат предоставляет исследователю прекрасную возможность внутриклеточной регистрации и стимуляции нейронов, а с другой, позволяет наблюдать элементы целостного поведения и проводить адекватную сенсорную стимуляцию животного.

Одним из основных постулатов, лежащих в основе исследований нервной системы беспозвоночных животных, является тезис о том, что фундаментальные механизмы развития и функционирования нервной системы остаются схожими от вида к виду в процессе эволюции. Как пишут С. Куффлер и Дж. Николлс в предисловии к первому изданию своей книги «От нейрона к мозгу», «. в мозге всех исследованных животных существует четкое единообразие принципов нейронной организации. Таким образом, при известном везении примеры из лобстера или пиявки будут иметь отношение к нашей собственной нервной системе» (Kuffler andNicholls, 1976).

В то же время, как справедливо замечает Николлс в последнем издании своей книги, «не все работы, выполняемые на ЦНО беспозвоночных, непременно имеют цель понять механизмы работы мозга человека» (Николлс и др., 2008). Понять то, каким образом сравнительно простая нервная система контролирует зачастую очень сложное поведение, обеспечивающее выживание особи в непростых условиях окружающей среды, само по себе является чрезвычайно интересной и важной задачей. Цели и задачи исследования

Целью настоящей работы было изучение не описанных ранее нейронных механизмов поведения крылоногого моллюска Clione limacina L., наземной улитки Helix lucorum L. и проведение сравнительного нейрофизиологического анализа найденных механизмов путем сопоставления с уже известными нервными механизмами аналогичных типов поведения* у других брюхоногих моллюсков. Согласно вышеопределенной цели исследования были сформулированы следующие задачи:

1!. Изучить нейронные механизмы скоординированной- активности трех различных структур, вовлеченных в пищевое поведение Clione limacina.

3. Провести анализ нейронной сети, лежащей в основе пассивно-оборонительного поведения виноградной улитки.

Научная новизна исследования

Впервые описаны нейронные сети, контролирующие движение уникальных структур буккального аппарата гимносомат — крючков. Описаны нейронные механизмы, лежащие в основе фазовозависимой координации активности крючков и радулы во время пищевого поведения. Clione. В работе был применен принципиально новый подход, заключающийся в том, что, используя данные об организации мотонейронной сети, иннервирующей исследуемую анатомическую структуру, можно сделать вывод об эволюционном происхождении этой структуры. Полученные поведенческие и нейрофизиологические данные об активности радулы и крючков у Clione в сравнении с соответствующими данными об активности радулы и челюстей у родственных видов моллюсков указывают на то, что более вероятным эволюционным сценарием является происхождение крючков у Clione от маргинальных зубов радулы, нежели от челюстей, причем этом вывод совпадает с результатами сравнительно-морфологических исследований.

Впервые описан новый элемент нейронных механизмов пищевого поведения моллюсков, представленный активацией ресничного эпителия в пищеводе Clione идентифицированными нами пептидергическими буккальными нейронами. Описана новая функция для гигантских церебральных серотониновых клеток (существующих у всех изученных видов брюхоногих) — серотонинергическая регуляция активности ресничного эпителия в пищеводе Clione.

В- настоящей работе предложен новый метод определения* эволюционного происхождения анатомических структур; основанный на анализе иннервирующих их нейронных сетей и сопоставлении с данными о структурах соответствующих нейронных сетей, полученных на родственных видах животных.

Виноградная улитка Helix lucorum является широко используемым объектом для изучения нейронных механизмов поведения-и, в-особенности, механизмов пластичности поведения.- Идентифицированные в настоящей работе нейроны и- синаптические связи в цепи оборонительного поведения виноградной улитки в настоящее время' широко используются исследователями в качестве модели для изучения нейронных механизмов обучения и памяти.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Используя данные об организации нейронной сети, иннервирующей данную анатомическую структуру, можно сделать вывод о ее эволюционном происхождении. Собрав вместе поведенческие и нейрофизиологические данные о механизмах контроля активности радулы и крючков у Clione и сравнивая их с.соответствующими данными об активности радулы и челюстей у аплизии, мы склоняемся к выводу, что более вероятным эволюционным сценарием является происхождение крючков у Clione от маргинальных зубов радулы, нежели от челюстей.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Малышев, Алексей Юрьевич

ВЫВОДЫ

1. Во время пищевого поведения: CZione движения крючков четко скоординированы с движениями радулы: протракции крюков всегда соответствует ретракция радулы и наоборот. На нейронном уровне такая координация обеспечивается, во-первых, наличием электрических связей между мотонейронами, работающими в одну фазу, но иннервирующими разные структуры Одежду протракторами крючков и ретракторами радулы), и во-вторых, наличием рецкгхтрокных тормозных полисинаптических связей между нейронами; работающими в противоположные фазы и иннервирующими разные структуры (между протракторами крючков и протракторами радулы).

2. Мотонейронные сети крючков и радулы имеют, по всей' видимости, общий центральный генератор паттернов, Поскольку даже при неподвижных крючках, но активной радуле мотонейроны крючков получают ритмичные подпороговые входы, скоординированные по фазе с разрядами в мотонейронах радулы.

3. Пачечная активность мотонейгроыа ретракции крючков во время пищевого ритма смещена по фазе относительно i остальных буккальных мотонейронов; что приводит к возникновению небольшого периода, коакгивации функционально- антагонистических мотонейронов протракции и ретракции крючков. Этот период коактивации обеспечивает, по всей видимости, более резкий И СИЛЬНЫЙ выброс крючка во время пищевого поведения Clione.

4. Описанный нами ГАМК-ергический церебральный интернейрон Цр-БМ осуществляет координацию нескольких структур, вовлеченных в пищевое поведение Clione: крючков, радулы, складок кожи, закрывающих ротовое отверстие, и буккальных щупалец. При этом данный интернейрон выполняет командную функцию по отношению к пищевому поведению Clione.

5. Во время пищевого поведения Clione существуют два четко различимых сменяющих друг друга паттерна двигательной активности буккальных щупалец: полная протракция во время первой фазы поведения и ритмическая активность в частично втянутом состоянии во время второй фазы. Клеточным механизмом, лежащим в основе смены паттерна двигательной активности буккальных щупалец, является реконфигурация активности церебральных мотонейронов протракции и ретракции буккальных щупалец: переход от антагонистического к синергическому паттерну активности этих двух групп мотонейронов. ■ Триггерным механизмом, обеспечивающим реконфигурацию сети мотонейронов буккальных щупалец; во время пищевого поведения, является изменение возбудимости ГАМК-ергического церебрального интернейрона Цр-Аннт.

6. Ц1 у СНопе образуют моносинаптические серотонинергические связи с мотонейронами буккальных ганглиев, причем ответы в мотонейронах Бк-ПР и Бк-РР на потенциалы действия в Ц1 представляют собой двухфазные изменения Мембранного потенциала: деполяризацию, за которой следует гиперполяризация. Подобный тип ответов на стимуляцию Ц1 у моллюсков описывается впервые. Как следствие наличия выраженной гиперполяризационной фазы ответов' в буккальных мотонейронах на стимуляцию Ц1 у СНопе, эти клетки, помимо общей для всех брюхоногих моллюсков функции активации буккальной моторной программы, имеют функцию фазово-зависимой координации активности мотонейронных сетей крючков и радулы.

7. Идентифицированные нами пептидергические буккальные нейроны Бк-ПИ обеспечивают активацию ресничного эпителия в пищеводе СНопе во время пищевого поведения, что представляет собой новый, ранее не описанный, элемент нейронных механизмов пищевого поведения моллюсков. Бк-ПИ нейроны используют пептид родственный СЫР пептидам виноградной улитки, для осуществления контроля активности ресничного эпителияв пищеводе СНопе.

8. Впервые показано, что гигантские, серотонинергические церебральные клетки описанные у всех без исключения изученных видов, брюхоногих моллюсков, принимают участие в регуляции активности ресничного эпителия пищевода СНопе, используя в качестве нейромедиатора серотоиин.

9. Идентифицированные нами интестинальные кардиостимулирующие нейроны СНопе влияют на активность сердца посредством пептида, родственного СЫР пептидам виноградной улитки.

10. Кардиоактивные нейроны СНопе влияют на активность сердца по-разному педальный серотонинергический кар дио активатор влияет только на активность желудочка, СЫР-позитивные интестинальные кардиостимуляторы активируют или только предсердие, или как желудочек, так и предсердие (в зависимости от частоты импульсации), в то время как интестинальная г-клетка активирует только работу предсердия.

И. При развитии пассивно-оборонительной реакции СНопеу "сопровождающейся общим угнетением функции сердечно-сосудистой системы, происходит отставленная; активация нейронов, активирующих функцию предсердия — интестинальные кардиостимуляторов и г-клетки. Это приводит к активации предсердия на фоне покоящегося желудочка, что, по всей видимости, обеспечивает кровенаполение желудочка и создает условия для последующей быстрой активации сердечно-сосудистой системы

СПИСОК ОСНОВНЫХ СТАТЕЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

3. Норекян Т.П., Никитин E.C., Браваренко Н.И., Малышев А.Ю., Балабан П.М. Фазозависимая координация двух моторных программ в буквальном ганглии крылоногого моллюска., 2001, Жури. высш. нервн деят., 51(6):765-771.

5. Malyshev A.Y., Norekian T.P. Phase-Locked Coordination between Two Rhythmically Active Feeding Structures in the Mollusk Clione limacina. I. Motor Neurons J Neurophysiol 2002, 87(6):2996-3005.

6. Malyshev A.Y., Balaban P.M. Identification of Mechanoafferent Neurons in Terrestrial Snail: Response Properties and Synaptic Connections. J Neurophysiol, 2002, 87(5):2364-2371.

7. Boguslavsky D., Ierusalimsky V., Malyshev A., Balaban P., Belyavsky A. Selective blockade of gene expression in a single identified snail neuron. Neuroscience., 2003, 119(1): 15-18.

8. Biavarenko N.I., Korshunova T.A., Malyshev A.Y., Balaban P.M. Synaptic contact between mechanosensory neuron and withdrawal interneuron in terrestrial snail is mediated by L-glutamate-like transmitter. Neurosci Lett., 2003, 341(3):237-240.

И.Norekian Т.Р., Malyshev A.Y. Coordinated excitatory effect of GABAergic interneurons on three feeding motor programs in the mollusk Clione limacina. J Neurophysiol., 2005, 93(1): 305-315.

12.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 Журн. высш. нерви, деят., 2005, 55(1):91-99.

13.Norekian Т.Р., Malyshev A.Y. Neural mechanisms underlying co-activation of functionally antagonistic motoneurons during a Clione feeding behavior. J Neurophysiol., 2006, 95(4):2560-2569.

14.Ivanova J.L., Leonova O.G., Popenko Y.I., Ierusalimsky V.N., Korshunova T.A., Boguslavsky D.V., Malyshev A.Y., Balaban P.M., Belyavsky A.V. Intracellular localization of the HCS2 gene products in identified snail neurons in vivo and in vitro. Cell Мої Neurobiol, 2006, 26(2): 127-144.

17.Malyshev A.Y., Balaban P.M. Buccal neurons activate ciliary beating in the foregut of the pteropod mollusk Clione limacina J. Exp. Biol, 2009 Sep;212(18):2969-2976.

18.Malyshev A.Y., Balaban P.M. Serotonergic cerebral cells control activity of cilia in the foregut of the pteropod mollusk Clione limacina J. Сотр. Physiol. A., 2011 197(1):25—32.

ДРУГИЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

1. Tchumatchenko Т., Malyshev A., Wolf F., Volgushev М. Ultrafast Population Encoding by Cortical Neurons. JNeurosci., 2011, 31(34):12171-12179

2. Hoch Т., Volgushev S., Malyshev A., Obermayer K., Volgushev M. Modulation of the amplitude of y-band activity by stimulus phase enhances signal encoding. Eur J Neurosci., 2011,33(7):1223-1239.

3. Balaban P.M., Malyshev A.Y., Ierusalimsky V.N., Aseyev N.A., Korshunova T.A., Bravarenko N.I, Lemak M.S., Roshchin M.V., Zakharov I.S., Popova E., Boyle R. Functional Changes in the Snail Statocyst System Elicited by Microgravity. PLoS ONE., 2011,6(3):el7710.

4. Малышев А.Ю., Балабан П.М. Роль дендро-соматического выброса медиатора в межнейронной коммуникации. Росс. Физиол. Жури, им Сеченова., 2011, 11 (принято в печать).

5. Tchumatchenko Т., Malyshev A., Geisel Т., Volgushev М., Wolf F. Correlations and synchrony in threshold neuron models. Phys. Rev. Lett., 2010, 104(5):058102.

6. Volgushev M., Malyshev A., Balaban P., Cliistiakova M., Volgushev S., Wolf F. Onset dynamics of action potentials in rat neocortical neurons and identified snail neurons: quantification of the difference. PLoS OA®., 2008, 3(4):el962.

Автор выражает свою искреннюю благодарность Тиграну Норекяну и Павлу Милославовичу Балабану, без которых эта работа никогда не была бы выполнена и написана. А также коллегам, вместе с которыми выполнены некоторые части данной работы: М.М. Беспалову, Д.В. Богуславскому, Н.И. Браваренко, И.С. Захарову. Я благодарю также всех сотрудников нашей лаборатории за их дружеское участие и неизменный интерес к моей работе.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Малышев, Алексей Юрьевич, Москва

1. Аршавский Ю.И., Гамкрелидзе Г.Н., Орловский Г.Н., Панчин Ю.В., Попова Л.Б. (1991) Роль гамма-аминомасляной кислоты в организации пищевого поведения крылоногого моллюскка Clione limacina. Докл. АН СССР. 317:1500-1 503.

2. Аршавский Ю.И., Гельфанд И.М., Делягина Т.Г., Орловский Г.Н., Попова Л.Б. (1988) Координация работы локомоторной, пищевой и сердечно-сосудистой систем при разных формах поведения крылоногого моллюска Clione limacina. Докл АН СССР. 302:999-1002.

3. Аршавский Ю.И., Делягина Т.Г., Мейзеров Е.С., Орловский Г.Н., Павлова Г.А., Панчин Ю.В., Попова Л.Б. (1989) Нервная регуляция работы сердца у крылоногого моллюскка Clione limacina. Нейрофизиология. 21(2):185-192.

4. Аршавский Ю.И., Делягина Т.Г., Мейзеров Е.С., Орловский Г.Н., Панчин Ю.В. (1988) Нейронные механизмы генерации пищевого ритма в буккальных ганглиях крылоногого моллюскка. Нейрофизиология 20(2):258-62.

5. Аршавский Ю.И., Орловский Г.Н., Панчин Ю.В. (1991) Электрофизиологическое исследование серотонинергического нейрона С1 у крылоногого моллюска Clione. Нейрофшиология, Т. 23, №1 с. 18-25.

6. Балабан П.М. (1981) Взаимоотношения между идентифицированными нейронами оборонительного и респираторного рефлексов виноградной улитки. Журн высш нерв. деят. Т. 31. № 2. С. 315^322.

7. Балабан П.М., Браваренко Н.И., Воронин Л.Л., Гусев П.В. (1996) Длительная потенциация в центральной нервной системе виноградно улитки после внутриклеточной тетанизации. Докл. РАН. Т. 343. № 4. С. 563-56б.

8. Балабан П.М., Захаров И.С. (1992) Обучение и развитие. Общая-основа двух явлений. М.: Наука, 150 с.

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

10. Воронин Л Л. (1999) Внутрисинаптическая эфаптическая обратная связь в центральных синапсах. Рос. физиол. журн. им Сеченова, 85: б (563 -566).

11. Воронин Л.Л. Внутрисинаптическая эфаптическая обратная связь в центральных синапсах (1999) Рос. Физиол. Журн. Им И.М. Сеченова Т.85. №6. С. 729-742.

12. Воронин Л.Л., Волгушев М.А., Соколов М.В., Касьянов A.C., Чистякова М.В. (1999) Эффекты постсинаптической гиперполяризации подтверждают существование внутрисинаптической эфаптической обратной связи в центральных синапсах. Докл. РАН, 369(1): 126 129.

13. Догель В. А. (1981) Зоология беспозвоночных. Москва. «Высшая школа».

14. Захаров И.С. Оборонительное поведение виноградной улитки (1992). Журн выем, нерв деят. 42(6): 1156-1169.

15. Захаров И.С., Мац В.Н., Балабан П.М. (1982) Участие гигантского нейрона церебрального ганглия в управлении оборонительным поведением виноградной улитки. Нейрофизиология. Т. 14 №4, с 353358.

16. Каботянский Е.А., Сахаров Д.А. (1990) Нейрональные корреляты серотонин-зависимого поведения крылоногого моллюска клиона. Журн. высш. нервн. деят., 40: 739-753.

17. Коршунова Т.А. Малышев А.Ю., Захаров И.С., Иерусалимский В.Н., Балабан П.М. (2005) Функциональная роль нейропептида CNP4, кодируемого геном HCS2, в нервной системе Helix lucorum Журн. высш. нервн. деят. 55(1):91-99.

18. Крылова А.Л. Идентифицированный мотонейрон закрытия пневмостомы как ' компонента оборонительной реакции виноградной улитки. (1983) Журн. высш. нервн деят. 33(1):54—61.

19. Кульчицкий С В., Максимов В.В., Максимов П.В., Лемак М.С., Воронин Л.Л. (2003) Корреляция между парными ответами подтверждает наличие положительной обратной связи в центральных синапсах. Докл. РАН, 389(3):1 -3.

20. Кэндел Э. (1980) Клеточные основы поведения. М.: Мир.

21. Литвинова Н.М., Орловский Г.Н. (1985) Пищевое поведение крылоногого моллюска Clione limacina. Бюл. МОИП отд. биол., 90: 4, с. (73 77).

22. Логунов Д.Б., Балабан П.М. (1978) Моносннаптическая связь между идентифицированными нейронами виноградной улитки. (1978) Докл. АН СССР. 240(1):237-241.

23. Максимова OA, Балабан ПМ (1983) Нейронные механизмы пластичности поведения. М, Наука

24. Норекян Т.П., Саттерли Р.А. (1991) Neuronal analysis of hunting behavior of Clione limacina mollusc. Журн высш. нервн деят. 4 1:982-997.

25. Палихова Т.А., Маракуева И.В., Аракелов Г.Г. (1992)Моно- иполисинаптические связи между идентифицированными нейронами в системе пассивно-оборонительного рефлекса виноградной улитки. Журн высш. нервн. деят 42(6): 1170-1180.

26. Самыгин Ф.И., Карпенко Л.Д. (1980) Локализация нейронов, иннервирующих коллюмелярные виноградной улитки. Нейрофизиология 12(б):637-641,

27. Сахаров Д.А. Генеалогия нейронов. М.: Наука, 1974. 184 с.

28. Сахаров Д.А. (1990) Множественность нейротрансмиттеров: функциональное значение. Журн. эвол. биох. и физиол. 26:733-741

29. Сахаров Д.А., Каботянский Е.А. (1986) Интеграция поведения крылоногого моллюска дофамином и серотонпном. Журн. Общ Биол. 97(2):234-245.

30. Семьянов А.В. (2004) Диффузная внесинаптическая нейропередача посредством глутамата и ГАМК. Журн. высш. нервн. деят. 54(1): 68-84.

31. Тер-Маркарян А.Г., Палихова T.A., Соколов Е.Н. Действие атропина и d-тубокурарина на моносинаптические связи между идентифицированными нейронами в центральной нервной системе виноградной улитки. (1990) Журн. высш. нервн деят. 40(1): 183—184.

32. Чистопольский И. А., Сахаров Д. А. (2001) Несинаптическая интеграция клеточных тел нейронов в ЦНС улитки. Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова., 87(11): 1540-1547.

33. Чистопольский И.А., Сахаров Д.А. (2007) Изолированный нейрон как биосенсор, реагирующий на высвобождение нейроактивных веществ. Росс, физиол. о/сурн. им. И. М Сеченова. 93(10): 12101213.

34. Acosta-Urquidi, J. and Chase, R. (1975) The effects of delta 9-tetrahydrocannabinol on action potentials in the mollusc Aplysia. Can. J. Physiol. Pharmacol., 53, 793-798.

35. Alevizos A, Bailey CH, Chen M, Koester J. (1989) Innervation of vascular and cardiac muscle of Aplysia by multimodal motoneuron L7. JNeurophysiol 61:1053-1063.

36. Arch S., and Smock, T. (1977) Egg-laying behavior in Aplysia califbmica. Behav. Biol. 19:45- 54.

37. Arshavsky Y.I., Orlovsky G.N., Panchin Y.V., Roberts A., and Soffe S.R. (1993c) Neuronal control of swimming locomotion: analysis of the pteropod mollusk Clione and embiyos of the amphibian Xenopus. Trends Neurosci. 16:227-233.

38. Arshavsky YI, Deliagina TG, Okshtein IL, Orlovsky GN, Panchin YV, Popova LB. (1994a) Defense reaction in the pond snail Planorbis corneus. III. Response to input from statocysts. J Neurophysiol. Mar;71(3):898-903.

39. Arshavsky YI, Deliagina TG, Okshtein IL, Orlovsky GN, Panchin YV, Popova LB. (1994b) Defense reaction in the pond snail Planorbis corneus. II. Central pattern generator. J Neurophysiol. Mar;71(3):891-7.

40. Arshavsky YI, Deliagina TG, Okshtein IL, Orlovsky GN, Panchin YV, Popova LB. (1994c) Defense reaction in the pond snail Planorbis corneus. I. Activity of the shell-moving and respiratory systems. J Neurophysiol. Mar;71(3):882-90.

41. Arshavsky Yu, I., Beloozerova, I. N., Orlovsky, G. N., Panchin Yu, V. And Pavlova, G. A. (1985a). Control of locomotion in marine mollusc Clione limacina. I. Efferent activity during actual and fictitious swimming. Expl Brain Res. 58,255-262.

42. Arshavsky Yu, I., Beloozerova, I. N., Orlovsky, G. N., Panchin Yu, V. And Pavlova, G. A. (1985b). Control of locomotion in marine mollusc Clione limacina. II. Rhythmic neurons of pedal ganglia. Expl Brain Res. 58,263-272.

43. Arshavsky Yu, I., Beloozerova, I. N., Orlovsky, G. N., Panchin Yu, V. And Pavlova, G. A. (1985c). Control of locomotion in marine mollusc Clione limacina. Ill, On the origin of locomotory rhythm. Expl Brain Res. 58, 273-284.

44. Arshavsky Yu, I., Beloozerova, I. N., Orlovsky, G. N., Panchin Yu, V. And Pavlova, G. A. (1985d). Control of locomotion in marine mollusc Clione limacina. IV. Role of type 12 interneuions. Expl Brain Res. 58, 285-293.

45. Arshavsky Yu.I., Deliagina T.G., Orlovsky G.N., Panchin Yu.V. (1989) Control of feeding movements in the pteropod mollusc, Clione limacina. Exp Brain Res. 78(2):387-397.

46. Arshavsky Yul, Orlovsky GN, Panchin YuV, Pavlova GA. (1989) Control of locomotion in marine mollusc Clione limacina. VII Reexamination of type 12 interneurons. Exp Brain Res.;78(2):39S-406.

47. Aseyev N., lerusalimsky V., Boguslavsky D., Balaban, P. (2005) Snail peptide expression pattern in the nervous system of the medicinal leech. Brain Res Mol Brain Res. 140(l-2):99-105.

48. Aseyev N., Zakharov I.S., Balaban P.M. (2010) Morphology of neuropeptide CNP2 modulation of heart activity in terrestrial snail. Peptides. 31(7):1301-1308;

49. Audesirk G. (1978). Central neuronal control of cilia in Tritonia diamedia. Nature. 272(5653): 541 -543.

50. Audesirk G., McCaman R.E., Willows, A.O. (1979) The role of serotonin in the control of pedal ciliary activity by identified neurons in Tritonia diomedea. Comp Biochem Physiol С 62C(l):87-91.

51. Audesirk Т.Е. (1975) Chemoreception in Aplysia californica. I. Behavioral localization of distance chemoreceptors used in food-finding. Behav. Biol. 15:45-55.

52. Audesirk Т.Е., Audesirk G.J. (1979) Oral mechanoreceptors in Tritonia diomedea. II. Role of feeding. J Comp Physiol. 130:79-86.

53. Baxter D.A., Patel V.C., Susswein A.J., Byrne J.H. (1997) Computational model of a multifunctional central pattern generator (CPG) that underlies consummatory feeding behavior in Aplysia. Abstr Soc Neurosci. 23:1044.

54. Beall S.P., Langley D.J., Edwards D.H. (1990) Inhibition of escape tailflipin crayfish during backward walking and the defense posture. J Exp Biol. 152:577-582.

55. Beg A.A., Jorgensen E.M. (2003) EXP-1 is an-excitatory GABA-gated cation channel. Nat Neurosci. 6:1145-1152.

56. Berretta N., Rossokhin A.V., Cherubini E., Astrelin A.V., Voronin L.L. (1999)-Long-term synaptic changes induced by intracellular tetanization of CA3 pyramidal neurones in the hippocampal slices from juvenile rats //Neuroscience. V. 93. P. 469^177.

57. Berry M.S., Pentreath V.W. (1976) Properties of a symmetric pair of serotonin-containing neurons in the cerebral ganglia of Planorbis. J. exp. Biol. 65:361-380.

58. Bicker G., Davis W.J., Matera E.M., Kovac M.P., StormoGipson D. J. (1982) Chemoreception and mechanoreception in the gastropod mollusk Pleurobranchaea californica. I. Extracellular analysis of afferent pathways. J. Сотр. Physiol. A 149:221-234.

59. Bliss Т. V. P. and Collingridge G. (1993) "A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus," Nature, 361, 31-39.

60. Bliss T.V.P., Collingridge G. (1993) A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus // Nature. V. 361. P. 31-39.

61. Blitz D.M., Christie A.E., Coleman M.J., Norris B.J., Marder E., Nusbaum M.P. (1999) Different proctolin neurons elicit distinct motor patterns from a multifunctional neuronal network. JNeurosci. 19:5449-5463.

62. Blitz D.M., Nusbaum M.P. (1997) Motor pattern selection via inhibition of parallel pathways. J Neurosci. 17:4965^975.

63. 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. V. 5. P. 589-592.

64. Bovbjerg, R.V. (1968) Responses to food in lymnaeid snails. Physiol. Zool. 41:412-424.

65. Bravarenko N.I., Gusev P.V., Balaban P.M., Voronin L.L. (1995) Postsynaptic induction of long-term synaptic facilitation in snail central neurons //Neuroreport. V. 6. < 8. P. 1182-1186.

66. Bravarenko N.I., Ierusalimsky V.N., Korshunova T.A., Malyshev A.Y., Zakharov I.S., Balaban P.M. (2001) Participation of GABA in establishing behavioral hierarchies in the terrestrial snail. Exp Brain Res. 141:340-348.

67. Brownell P. H. (1992) Mechanisms of circulatory homeostasis and response in Aplysia. Experiantia 48:818-827.

68. Buckett K.J, Peters M., Dockray G.J., Van Minnen J., Benjamin P.R. (1990b) Regulation of heartbeat in Lymnaea by motoneurons containing FMRFamide-like peptides. JNeurophysiol 63:1426-1435.

69. Buckett K.J., Peters M., Benjamin P.R. (1990a) Excitation and inhibition of the heart of the snail, Lymnaea, by non-FMRFamidergic motoneurons. J Neurophysiol 63: 1436-1447.

70. Bullough, W. S. (1954). Practical Invertebrate Anatomy. Macmillan & Co., Ltd., London.

71. Byrne J. and Koester J. (1978) Respiratory pumping: neuronal control of a centrally commanded behavior in Aplysia. Brain Res. 143:87-105.

72. Byrne, J. H., Castellucci, V. F., Carew, T. J., And Kandel, E. R. (1978a) Stimulus-response relations and stability of mechanoreceptor and motor neurons mediating defensive gill-withdrawal reflex in Aplysia. J. Neurophysiol. 41: 402-417.

73. Byrne, J. H. Identification and initial characterization of a cluster of command and pattern-generating neurons underlying respiratory pumping in Aplysia califomica. J. Neurophysiol. 49: 491-508, 1983.

74. Byrne, J. H., Castellucci, V. F., And Kandel, E. R. (1978b) Contribution of individual mechanoreceptor sensory neurons to defensive gill-withdrawal reflex in Aplysia. J. Neurophysiol. 41: 418-43 1.

75. Byrne, J., Castellucci, V., Kandel, E. R. (1974) Receptive fields and response properties of mechanoreceptor neurons innervating siphon skin and mantle shelf in Aplysia. J. Neurophysiol. 37: 104 1 -1064.

76. Byzov A. L. and Shura-Bura T. M. (1986). "Electrical feedback mechanism in the processing of signals in the outer plexiform layer of the retina," Vision. Res., 26, 33-34

77. Carew T.J., Pinsker H., Rubinson K., Kandel E.R. (1974) Physiological and biochemical properties of neuromuscular transmission between identified motoneurons and gill muscle in Aplysia. J. Neurophysiol. 37:1020-1040.

78. Carlson A. J. (1905) The rhythm produced in the resting heart of molluscs by the stimulation of the cardio-accelerator nerves. Am. J. Physiol. 12: 55-66.

79. Carpenter D., Breese G., Schanberg S., Kopin, I. (1971) Serotoninand dopamine: distribution and accumulation in Aplysia nervous and non-nervous tissues. Int. J. Neurosci. 2:49-56.

80. Castellucci V., Pinsker H., Kupfermann I., Kandel, E.R. (1970) Neuronal mechanisms of habituation and dishabituation of the gillwithdrawal reflex in Aplysia. Science 167:1745-1748.

81. Castellucci, V. F., & Kandel, E. R. (1974). A quantal analysis of the synaptic depression underlying habituation of the gill-withdrawal reflex in Aplysia. Proceedings of the National Academy of Sciences, 71, 5004-5008.

82. Chase R. (2002) Behavior and its neural control in gastropod mollusks. Oxford University Press, New York.

83. Chase T.N., Breese G. R., Carpenter D. O., Schanberg, S.M., Kopin, I. J., (1968) Stimulation induced release ofserotonin. Adv. Pharmac 6:351-364.

84. Chase R., Tolloczko B. (1992) Synaptic innervation of the giant cerebral neuron in sated and hungry snails. J Comp Neurol 318: 93-102.

85. Chesnoy-Marchais D. S. (1983) Characterization of chloride conductance activated by hyperpolarization in Aplysia neurones // J. Physiol. (London). V. 342. P." 277- 308.

86. Chen G., Gavin P.F., Luo G., Ewing A.G. (1995) Observation and quantitation of exocytosis from the cell body of a fully developed neuron in Planorbis corneus. J Neurosci 15:7747-7755.

87. Church P.J., Lloyd P.E. (1994) Activity of multiple identified motor neurons recorded intracellularly during evoked feedinglike motor programs in Aplysia. JNaurophysiol. 72:1794-1809.

88. Cleary, L. J. And Byrne, J. H. (1993) Identification and characterization of a multifunction neuron contributing to defensive arousal in>Aplysia. J. Neurophysiol. 70: 1767- 1776.

89. Cobbs J. S., Pinsker H.M.* (1982) Role of bag cells in egg deposition ofAplysia brasiliana. J. Comp. Physiol. 147:523-535.

90. Collins W.R. (1983) Organization of electrical coupling between frog lumbar motoneurons. J Neurophysiol. 49:730-744.

91. Croll R.P.', Davis W.J: (1981) Motor program switching in Pleurobranchaea. I. Behavioural and electromyographic study of ingestion and egestion in intact specimens. J. Comp. Physiol. 145:277-287.

92. Crow T., Tian L.M. (2003) Intemeuronal projections to identified cilia-activating pedal neurons in Hermissenda. J Neurophysiol. 89(5):2420-2429.

93. Davis W.J., Kovac M.P., Croll R.P., Matera E.M. (1984). Brain oscillator(s) underlying rhythmic cerebral and buccal motor output in the mollusk, Pleurobranchaea californica. J. Exp. Biol. 110:1-15.

94. Davis W.J., Mpitsos G.J. (1971) Behavioral choice and habituation in the marine mollusc Pleurobranchaea californica MacFarland (Gastropoda, Opisthobranchia). Z. Vergl. Physiol. 75:207-223.

95. Davis W.J., Siegler M.V., Mpitsos G.J. (1973). Distributed neuronal oscillators and efference copy in the feeding system of Pleurobranchaea. J. Neurophysiol. 36:258-274.

96. Delaney K., Gelperin A. (1990) Cerebral interneurons controlling Active feeding in Limax maximus. J Comp Physiol A. 16:297-326.

97. Deliagina T.G., Orlovsky G.N. (1990). Control of locomotion in the freshwater snail Planorbis corneus. II. Differential control of various zones of the ciliated epithelium. J Exp Biol. 152:405-423.

98. Di Marzo, V., De Petrocellis, L., Bisogno, T. and Melck, D. (1999) Metabolism of anandamide and 2-arachidonoylglycerol: an historical overview and some recent developments. Lipids, 34, S319-S325.

99. Diaz-Rios M., Suess E., Miller M.W. (1999) Localization of GABA-like imunoreactivity in the central nervous system ofAplysia californica. J Comp Neurol. 413: 255-270.

100. Dickinson P. (1995) Interactions among neural netwoiks for behavior. Curr Opin Neurobiol 5: 792-798.

101. Dickinson P.S., Mecsas C., Marder E. (1990) Neuropeptide fusion of two motor pattern generator circuits. Nature. 334:155-158.

102. Diefenbach T. J., KoehnckeN. K., Goldberg, J. I. (1991). Characterization and development of rotational behavior in Helisoma embryos: role of endogenous serotonin. J. Neurobiol. 22:922-934.

103. Dieringer N., Koester J., Weiss, K. (1978) Adaptive changes in heart rate of Aplysia californica. J. Comp Physiol. 123:11-21.

104. Dorsett D.A. (1967) Giant neurones and axon pathways in the brain ofTritonia. J. exp. Biol. 46: 137-151.

105. Dubuc B., Castellucci, V. F. (1991) Receptive fields and properties of a new cluster of mechanoreceptor neurons innervating the mantle region and the branchial cavity of the marine mollusk Aplysia califomica. J. Exp. Biol. 156:315-334.

106. Eberly, L. B. and Pinsker, H. M. Neuroethological studies of reflex plasticity in intact Aplysia. Behav. Neurosci. 98: 609-630, 1984.

107. E1-Beheiry H., Puil E. (1990) Unusual features of GABA responses in layers IV-V neurons of neocortex:. Neurosci Lett. 119:83-85.

108. Elliott C.J., Susswein A.J. (2002) Comparative neuroethology of feeding control in molluscs. J Exp Biol. 205(Pt 7):877-96

109. Elliott C J.H., Benjamin P.R. (1985) Interactions of the slow oscillator interneuron with feeding pattern-generating interneurons in Lymnaea stagnalis. J. Neurophysiol. 54:1412-1421.

110. I.Evans C.G., Alexeeva V., Rybak J., Karhunen T., Weiss K.R., Cropper E.C. (1999) A pair of reciprocally inhibitory histaminergic sensory neurons are activated within the same phase of ingestive motor programs in Aplysia. J Neurosci. 19:845-858.

111. Evans C.G., Cropper E.C. (1998) Proprioceptive input to feeding motor programs in Aplysia. J Neurosci, 18:8016-8031.

112. Evans C.G., Jing J., Rosen S.C., Cropper E.C. (2003) Regulation of spike initiation and propagation in an Aplysia sensory neuron: Gating-in via central depolarization. J Neurosci. 23:2920-2931.

113. Fetcho, J. R. (1991) Spinal network of the Mauthner cell. Brain Behav. Evol. 37: 298-316.

114. Fischer, T, M. And Carew, T. J. (1995) Cutaneous activation of the inhibitory L30 interneurons provides a mechanism for regulating adaptive gain control in the siphon withdrawal reflex, of Aplysia. J. Neurosci. 15: 762-773.

115. Fischer, T. M. And Carew, T. J. (1993) Activity-dependent potentiation of recurrent inhibition; a. mechanism for dynamic gain control in the siphon withdrawal reflex of Aplysia. J. Neurosci. 13: 1302- 13 14.

116. Frost, W. N., Wu, L. G., And Lieb, J. (1991) Simulation of the Aplysia siphon withdrawal reflex circuit: slow components of intemeuronal synapses contribute to the mediation of reflex duration. Sot. Neurosci. Abstr. 17: 1390.

117. Furukawa Y., Kobayashi M. (1987a) Neural control of heart beat in the African giant snail, Achatina fixlica Femssac. I. Identification of the heart regulatory neurones. J. Exp. Biol. 129:279-293.

118. Furukawa Y., Kobayashi M. (1987b) Neural control of heart beat in the African giant snail, Achatina fulica Ferussac. I. Interconnections among the heart regulatory neurons. J Exp Biol 129:295-307.

119. Fuxe K., Dahlstrom A.B., Jonsson G., Marcellino D., Guescini M., Dam M., Manger P., Agnati L. (20 10) The discovery of central monoamine neurons gave volume transmission to the wired brain. Prog Neurobiol. 90(2): 82-100.

120. Gallagher J.P., Higashi H., Nishi S. (1978) Characterization and ionic basis of GABA-induced depolarizations recorded in vitro from cat primary afferent neurons. J Physiol. 275:263-282.

121. Gaston M.R. (1998) Neuropeptide TPep action on salivary duct ciliary beating rate in the nudibranch mollusc Tntonia diomedea. Invert Neurosci 3(4):327-333.

122. Gaston M.R. (1998) Neuropeptide TPep action on salivary duct ciliary beating rate in the nudibranch mollusc Tritonia diomedea. Invert Neurosci. 3(4):327-333.

123. Gelperin A., Forsythe D. (1976) Neuroethological studies of learning in molluscs. In Simpler Networks and Behaviour (ed. by J. C. Fentress), pp. 230-246. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates, Inc.

124. Getting P.A., Dekin M.S. (1985) Mechanisms of pattern generation underlying swimming in Tritonia. IV Gating of central pattern generator. J Neurophysiol 53:466-480.

125. Gillette R., Davis W.J. (1977) The role of metacerebral giant neuron in the feeding behaviour of Pleurobranchaea. J. comp. Physiol. 116:129-159.

126. Gillette R., Kovac M.P., Davis W.J. (1978) Command neurons in Pleurobranchaea receive synaptic feedback from motor networks they excite. Science 199:798-801.

127. Gillette R., Kovac M.P., Davis W.J. (1982) Control of feeding motor output by paracerebral neurons in brain ofPleurobranchaea californica. JNeurophysiol. 47:885-908.

128. Goldberg J.I., Koehncke N.K., Christopher K.J., Neumann C., Diefenbach, T. J. (1994). Pharmacological characterization of a serotonin receptor involved in an early embiyonic behavior of Helisoma trivolvis. J. Neurobiol. 25:1545-1557.

129. Goldmakher G.V., Moss R.L. (2000) A subset of periglomerular neurons in the rat accessory olfactory bulb may be excited by GABA through a Na(+)-dependent mechanism. Brain Res 871: 7-15.

130. Granzow B., Fraser Rowell C.H. (1981) Further observations-on the serotonergic cerebral neurones of Helisoma (mollusca, gastropoda): the case for homology with the metacerebral giant cells. J. Exp. Biol. 90:283-305.

131. Granzow B., Kater S.B. (1977) Identified higher-order neurons controlling the feeding motor program of Helisoma. Neuroscience. 2:1049-1063.

132. Greenberg M.J:, Price D.A. (1979) FMRFamide, a cardioexcitatory neuropeptide of molluscs: an agent in search of a mission.Am Zool 19:163-174.

133. Harris-Warrick R.M., Marder E., Selverston A., Moulins M. (Editors). (1992) Dynamic Biological Netwoiks: The Stomatogastric Nervous System. Cambridge, MA: MIT Press.

134. Hawkins, R. D. (1981) Interaeurons involved in mediation and modulation of gill-withdrawal reflex in Aplysia. III. Identified facilitating neurons increase Ca2+ current in sensory neurons. J. Neurophysiol. 45: 327-339.

135. Heitler W.J., Burrows M. (1977) The locust jump. I. The motor program. J Exp Biol. 66:203-219.

136. Hermans C.O., Satterlie R.A. (1992) Fast-strike feeding behavior in a pteropod mollusc, Clione-limacina Phipps. Biol Bull. 182:1-7.

137. Hickie, C. And Walters, E. T. (1990) Identified central motor neurons are necessary for directional siphon responses in Aplysia. Soc. Neurosci. Abstr. 16: 19.

138. Hill RIB. (1964) Some effects of acetylcholine and of active amines on the isolated ventricles of Aplysia dactylomelaand Aplysia Jasciata. Pubbl. Staz. Zool. Napoli 34:75-85.

139. Hill R.B.', Welsh J.H. (1966) Heart, circulation, and blood, cells. In: Wilbur K.M., Yonge C.M. (eds) Physiology of Mollusca, vol 2.Academic Press, New York, pp 126-174.

140. Hooper S.L. (2005) Movement control: dedicated or distributed? Curr Biol. Nov 8;15(21):R878-80"

141. Hooper S.L., Moulins M., Nonnotte L. (1990) Sensory input induces long-lasting changes in the output of the lobster pyloric network. J Neurophysiol. 64:1555-1573.

142. Hooper, S.L., and DiCaprio, R.A. (2004). Crustacean motor pattern generator networks. Neurosignals 13, 50-69.

143. Huang, Z., & Satterlie, R. A. (1990). Neuronal mechanisms underlying behavioral switching in a pteropod mollusc. Journal of Comparative Physiology A Sensory, Neural, and Behavioral Physiology, 166(6), 875887

144. Hurwitz I., Goldstein R.S., Susswein A.J. (1994) Compartmentalization of pattern-initiation and motor functions in the B31 and B32 neurons of the buccal ganglia of Aplysia californica. J Neurophysiol. 71:1514-1527.

145. Hurwitz I., Kupfermann I., Susswein A.J. (1997) Different roles of neurons B63 and B34 that are active during the protraction phase of buccal motor programs in Aplysia californica. J Neurophysiol. 78:13051319.

146. Hurwitz I., Kupfermann I., Weiss K.R. (2003) Fast synaptic connections from CBIs to pattern-generating interneurons in Aplysia: Initiation and modification of motor programs. J Neurophysiol. 89:2120-2136.

147. Hurwitz I., Perrins R., Xin Y., Weiss K.R., Kupfermann, I. (1999) C-PR neuron of Aplysia has differential effects on 'feeding' cerebral interneurons, including myomodulin-positive CBI-12. J. Neurophysiol. 81:521-534.

148. Hurwitz I., Susswein A.J. (1996) B64, a newly identified central pattern generator element producing a phase switch from protraction to retraction in buccal motor programs of Aplysia californica. J Neurophysiol. 75:1327-1344.

149. Janet L. Leonard and John P. Edstrom H. H. Boer and J. Joose), pp. 30-37. North Holland Publishing Co., Amsterdam.

150. Jing J, Weiss KR. (2005) Generation of variants of a motor act in a modular and hierarchical motornetwork. Curr Biol. Oct 11;15( 19): 1712-21.

151. Jmg J., Vilim F.S., Wu J.S., Park J.H., Weiss K.R. (2003) Concerted GABAergic actions of Aplysia feeding interneurons in motor program specification. J Neurosci. 23:5283-5294.

152. Jing J., Weiss K.R. (2001) Neural mechanisms of motor program switching in Aplysia. J Neurosci. 21:7349-7362.

153. Jing J., Weiss K.R. (2002) Interneuronal basis of the generation of related but distinct motor programs in Aplysia: Implications for current neuronal models of vertebrate intralimb coordination. J Neurosci 22:6228-6238.

154. Jones H.D. (1983) The circulatoiy systems of gastropods and bivalves. The Mollusca. Ed. By A.S.M. Salenddin, K.M. Wilbur. New York: Acad. Press, 189-238.

155. Jorgensen C.B. (1975) Comparative physiology of suspension feeding. Ann. Rev. Physiol. 37:57-79.

156. Kandel E.R., Frazier W. Т., Waziri R., Coggeshall R. (1967) Direct and common connections among identified neurons in Aplysia. J. Neurophysiol. 30:1352-1376.

157. Kandel E.R., Tauc L. (1966) Input organization of two symmetrical giant cells in the snail brain. J. Physiol., Lond. 183:269-286.

158. Kanz, J. E., Eberly, L. В., Cobbs, J. S., And Pinsker, H. M. Neuronal correlates of siphon withdrawal in freely behaving Aplysia. J. Neurophysiol. 42: 1538-1556, 1979.

159. Kasyanov A. M.,. Maximov V. V, Byzov A. L., et al., (2000). "Intrasynaptic ephaptic feedback alters amplitude-voltage relations of mossy fibre responses in rat CA3 hippocampal neurones," Neurosci., 101, No. 2, 323-336.

160. O.Kasyanov A.M., Maximov V.V., Byzov A.L. et al. (2000) Intrasynaptic ephaptic feedback alters amplitude-voltage relations of mossy fibre responses in rat CA3 hippocampal neurones //Neuroscience. V. 101.(2). P.323-336.

161. Kater S.B. (1974) Feeding in Helisoma trivolvis: the morphological and physiological basis of a fixed action pattern. Am Zool. 14:1017-1036.

162. Kemenes G., Staras K., Benjamin P. R. (2001) Multiple types of control by identified interneurons in a sensory-activated rhythmic motor pattern. J. Neurosci. 21:2903-2911.

163. Kistler HB Jr, Hawkins RD, Koester J, Steinbusch HW, Kandel ER, Schwartz JH. (1985) Distribution of serotonin-immunoreactive cell bodies and processes in the abdominal ganglion of mature Aplysia. J Neurosci. Jan;5(l):72-80.

164. Klein M, Camardo J, Kandel ER. (1982) Serotonin modulates a specific potassium current in the sensory neurons that show presynaptic facilitation in Aplysia. Proc Natl Acad SciU S A. Sep;79(18):57l3-7

165. KIussmann-Kolb A., Dinapoli A. (2006) Systematic position of the pelagic Thecosomata and Gymnosomata within Opisthobranchia (Mollusca, Gastropoda) Revival of the Pteropoda. J. Zool. Syst, Evo! Res 44(2):118-129.

166. Koch U.T., Koester J., Weiss K. R. (1984). Neuronal mediation of cardiovascular effects of food arousal in Aplysia. J. Neurophysio! 51: 126-135.

167. Koch U.T., Koester, J. (1982) Time shaiing of heart power: caidiovascular adaptations to food arousal in Aplysiu. J. Comp. Physiol. 149:31-42.

168. Koester J., Dieringer N. and Mandelbaum, D.E. (1979) Cellular neuronal contiol of molluscan heart. Am. Zool. 19:103-116.

169. Koester J., Koch U.T. (1987) Neural control of the circulatory system of Aplysia. Experientia 43: 972-980.

170. Koester J., Mayeri, E., Liebeswar, G., Kandel, E.R. (1974) Neural contiol of circulation in Aplysia. II. lnterneurons. J. Neurophysiol. 37:476-496.

171. Koester, J. (1989) Chemically and electrically coupled interneurons mediate respiratory pumping in Aplysia. J. Neurophysiol. 62: 1113- 1126.

172. Kovac M.P., Davis W.J. (1980) Neural mechanism underlying behavioral choice in Pleurobranchaea. J Neurophysiol. 43:469-487.

173. Krasne F.B., Lee S.C. (1988) Response-dedicated trigger neurons as control points for behavioral actions: selective inhibition of lateral giant command neurons during feeding in crayfish. J Neurosci 8:3703-3712.

174. Krijgsman B.J., Divaris G.A. (1955) Contractile and pacemaker mechanisms of the heart of molluscs. Biol Rev 30:1-39.

175. Kristan W B., Wittenberg G., Nusbaum M.P., Stern-Tomlinson W. (1988) Multifunctional interneurons in behavioral circuits of the medicinal leech. Experientia 44: 383-389.

176. Kuhnt U., Kleschevnikov A.M., Voronin L.L. (1994) Long-term enhancement of synaptic transmission in the hippocampus after tetanization of single neurones by intracellular current pulses // Neurosci. Res. Commun. V. 14. P.« 115-123.

177. Kupfermann I. (1974) Feeding behavior in Aplysia: A simple system for the study of motivation. Behav Biol. 10:1-26.

178. Kupfermann I., Carew T. J., Kandel, E. R. (1974). Local, reflex, and central commands controlling gill and siphon movements in Aplysia. Journal of Neurophysiology 37, 996-1019.

179. Kupfennann I., Cohen J.L., Mandelbaum D.E., Schonberg M., Susswein A.J., Weiss K.R. (1979) Functional role of serotonergic neuromodulation in Aplysia. Fed Proc. 38(7):2095-102.

180. Kupfermann I., Weiss K.R. (2001) Motor program selection in simple model systems. C'urr Opm Neurobiol. 11:673-677.

181. Kupfermann I., Weiss, K.R. (1982). Activity of an identified serotonergic neuron in free moving Aplysia correlates with behavioral arousal. Brain Res. 241:334-337.

182. Kurokavva, M., Kuwasawa, K. & Matsumura, S. (1999). Identification of an abdominal ganglion neuron antagonizing L7-driven gill contraction in Aplysia. Journal of Comparative Physiology A 185, 11-19.

183. Lalli C.M. (1970) Structure and function of the buccal apparatus of Clione limacina (Phipps) with a review of feeding in gymnosomatous pteropods. J Exp Marine Biol Ecol 4:101-118.

184. Lalli C.M., Gihner R.W. (1989) Pelagic Snails. The Biology of Holoplanktonic Gastropod Mollusks. Stanford, CA: Stanford Univ. Press, pp. 167-213.

185. Leonard J.L., Edstrom J.P. (2004) Parallel processing in an identified neural circuit: the Aplysia californica gill-withdrawal response model system. Biol Rev Camb Philos Soc. 79(1): 1-59.

186. Leonard, J. L., Edstrom, J. & Lukowiak, K. (1989). A reexamination of the ' gill-withdrawal reflex ' in Aplysia californica. Behavioral Neuroscience. 103, 585-604.

187. Leonard, J. L., Martinez-Padron, M., Edstrom, J. P. & Lukowiak, K. (1991). Does altering gill motor neuron activity alter gill behavior in Aplysia? In Molluscan Neurobiology (eds. K. S. Kits,

188. Levy M., Achituv Y., Susswein A.J. (1989) Relationship between respiratory pumping and oxygen consumption in Aplysia depilans and Aplysia fasciata. J. Exp. Biol. 141:389-405

189. Lewis, J., and Kristan, W., Jr. (1998). A neuronal network for computing population vectors in the leech. Nature391, 76-79.

190. Liebeswar G., Goldman J.E., Koester J., Mayeri E. (1975) Neural control of circulation in Aplysia. III. Neurotransmitters. JNeurophysiol 38:767-779.

191. Ligman S.H., Brownell, P. H. (1985) Differential hormonal action of the bag cell neurons on the arterial system of Aplysia. J. Comp. Physiol. 157:31-37.

192. Lloyd P.E., Kupfermann I., Weiss, K.R. (1988) Central peptidergic neurons regulate gut motility in Aplysia. J Neurophysiol. 59(5): 1613-1626.

193. Lloyd P.E., Willows A.O. (1988) Multiple transmitter neurons in Tritonia. II. Control of gut motility. J Neurobiol. 19(l):55-67.

194. Lockery S.R., Sejnowski »T.J. (1992) Distributed processing of sensory information in the leech. III. A dynamical network model of the local reflex. J Neurosci. 12: 3877-3895.

195. Lockery, S., and Kristan, W., Jr. (1990a).Distributed processing of sensory information in the leech. I. Input-output relations of the local bending reflex. J.Neurosci. 10, 1811-1815.

196. Lockery, S., and Kristan, W., Jr. (1990b). Distributed processing of sensory information in the leech. II. Identification of interneurons contributing to the local bending reflex. J. Neurosci. 10, 1816-1829.

197. Lockeiy, S., and Sejnowski, T. (1992). Distributed processing of sensory information in the leech. III. A dynamical neural network model of the local bending reflex. J. Neurosci. 12, 3877-3895.

198. Lukowiak K, Jacklet JW. (1972) Habituation and dishabituation: interactions between peripheral and central nervous systems in Aplysia. Science. Dec 22; 178(67): 1306-8.

199. Mackey SL, Kandel ER, Hawkins RD. (1989)'Identified serotonergic neurons LCB1 and RCB1 in the ceiebral ganglia of Aplysia produce presynaptic facilitation of siphon sensory neurons. J Neurosci. Dec;9(12):4227-35

200. Mackie G.O., Singla C.L., Thiriot-Quievreux C. (1976) Nervous control of ciliary activity in gastropod larvae. Biol Bull. 151(1): 182-199.*

201. Malyshev A., Bravarenko N., Balaban P. (1997) Dependence of synaptic facilitation postsynaptically induced in snail neurons on season and serotonin level//Neuroreport. V. 8. < 5. P. 1179-1182.

202. Malyshev A.Y., Balaban P.M. (2002) Identification of mechanoafferent neurons in terrestrial snail: response properties and synaptic connections // J. Neurophysiol. V. 87. < 5. P. 2364-2371.

203. Marder, E., and Calabrese, R.L. (1996). Principles of rhythmic motor pattern generation. Physiol. Rev. 76, 687-717.

204. Martinez-Rubio C., Serrano G.E., Miller M.W. (2009) Localization of biogenic amines in the foregut of Aplysia californica: catecholaminergic and serotonergic innervation. J Comp Neurol. 514(4):329-342.

205. Maximov V. V. and Byzov A. L. (1996). "Horizontal cell dynamics: what are the main factors?" Vision Res., 36, 4077-4087

206. Maximov V.V., Byzov A.L. (1996) Horizontal cell dynamics: what are the main factors? Vision Res. V. 36. P.4077—4087.

207. Mayeri E., Brownell P., and Branton, W.D., (1979a) Multiple, prolonged actions of neuroendocrine bag cells on neurons in Aplysia. II. Effects on beating pacemaker and silent neurons. J. Neurophysiol. 42:11851197.

208. Mayeri E., Brownell, P., Branton, W. D., Simon, S. B. (1979b) Multiple, prolonged actions of neuroendocrine bag cells on neurons in Aplysia. I. Effects on bursting pacemaker neurons. J. Neurophysiol. 42:1165-1184.

209. Mayeri E., Koester J., Kupfermann I., Liebeswar G., Kandel E.R. (1974) Neural control of circulation in Aplysia. I. Motoneurons. J Neurophysiol. 37:458-475.

210. Mayeri E., Rothman B.S., Brownell P.H., Branton W.D., Padgett, L. (1985). Nonsynaptic characteristics of neurotransmission mediated by egg-laying hormone-in the abdominal ganglion of Aplysia. J. Neurosci. 5:2060-2077.

211. McClellan A.D. (1982). Movements and motor patterns of the buccal mass of Pleurobranchaea during feeding, regurgitation and rejection. J. Exp. Biol. 98:195-211.

212. McCrohan C. R. (1984) Initiation of feeding motor output by an identified interneurone in the snail Lymnaea stagnalis. J. Exp. Biol. 113:351-366. .

213. McCrohan C.R., Benjamin P.R. (1980a) Patterns of activity and axonal projections of the cerebral giant cells of the snail, Lymnaea stagnalis. J. exp. Biol. 85:149-168.

214. McCrohan C.R., Benjamin P.R. (1980b) Synaptic relationships of the cerebral giant cells with motoneurones in the feeding system of Lymnaea stagnalis. J. Exp. Biol. 85:169-186.

215. McCrohan C.R., Kyriakides M.A. (1989) Cerebral interneurones controlling feeding motor output in the snail Lymnaea stagnalis. J Exp Biol. 147:361-374.

216. McDearmid J.R., Brezina V., Weiss K.R., AMRP peptides modulate a novel K+ current in pleural sensory neurons of Aplysia (2002), J. Neurophysiol. 88 323- 332.

217. Meyrand P., Simmers J., Moulins M. (1994) Dynamic construction of a neural network from multiple pattern generators in the lobster stomatogastric nervous system. J Neurosci. 14:630-644.

218. Michelson H.B., Wong R.K.S. (1991) Excitatory synaptic responses mediated by GABAa receptors in the hippocampus. Science. 253:1420-1423.

219. Morgan P.T., Jing J., Vilim F.S., Weiss K.R. (2002) Interneuronal and peptidergic control of motor pattern switching in Aplysia. J Neurophysiol. 87:49-61.

220. Morton D.W., Chiel H.J. (1993a) In vivo buccal nerve activity that distinguishes ingestion from rejection can be used to predict behavioral transitions in Aplysia. J. Comp. Physiol. A 172:17-32.

221. Morton D.W., Chiel H.J. (1993b) The timing of activity in motor neurons that produce radula movements distinguishes ingestion from rejection in Aplysia. J. Comp. Physiol A 173:519-536.

222. Nagahama T., Narusuye K., Arai H. (1999) Synaptic modulation contributes to firing pattern generation in jaw motor neurons during rejection of seaweed in Aplysia kurodai. J. Neurophysiol. 82:2579-2589.

223. Nagahama T., Takata M. (1988) Food-induced firing patterns in motoneurons producing jaw movements in Aplysia kurodai. J Comp Physiol A. 162:729-738

224. Nagahama T., Weiss K.R., Kupfermann I. (1993) Effects of cerebral neuron C-PR on body muscles associated with a food-induced arousal state in Aplysia. J. Neurophysiol. 70:1231-1243.

225. Nagahama T., Weiss K.R., Kupfermann I. (1994) Body postural muscles active during food arousal in Aplysia are modulated by diverse neurons that receive monosynaptic excitation from the neurons C-PR. J. Neurophysiol. 72:314-325.

226. Nargeot R., Baxter D.A., Byrne J.H. (2002) Correlation between activity in neuron B52 and two features of fictive feeding in Aplysia. Neurosci Lett. 328:85-88.

227. Nevian T., Sakmann B. Single spine Ca2+ signals evoked by coincident EPSPs and backpropagating action potentials in spiny stellate cells of layer 4 in the juvenile rat somatosensory barrel cortex. (2004) J Neurosci. 24(7): 1689-1899.

228. Norekian T.P. (1993) Cerebral neurons underlying prey capture movements in, the pteropod mollusc, Clione limacina. II. Afterdischarges. J Comp Physiol A. 172(2):171-181.

229. Norekian T.P. (1995) Prey capture phase of feeding behavior in the pteropod mollusk, Clione limacina: neuronal mechanisms. J Comp Physiol. 177:41-53.

230. Norekian T.P. (1999) GABAergic excitatory synapses and electrical coupling sustain prolonged discharges in the prey capture neural network of Clione limacina. J Neurosci. 19(5):1863-1875.

231. Norekian T.P., Satterlie R.A. (1993) Cerebral neurons underlying prey capture movements in the pteropod mollusc, Clione limacina. I. Physiology, morphology. J Comp Physiol A. 172(2): 153-169.

232. Norekian T.P., Satterlie R.A. (1994) Small cardioactive peptide B increases the responsiveness of the neural system underlyingprey capture reactions in the pteropod mollusc, Clione limacina. J Exp Zool. 270:136-147.

233. Norekian T.P., Satterlie R.A. (1996) Whole body withdrawal circuit and its involvement in the behavioral hierarchy of the mollusk Clione limacina. J Neurophysiol. 75:529-537.

234. Norekian T.P., Satterlie RA. (1997) Distribution of myomodulin-like and buccalin-like immunoreactivities in the central nervous system and peripheral tissues of the mollusc, Clione limacina. J Comp Neurol. 381(l):41-52.

235. Oku Y., Tanaka I., Ezure K. (1994) Activity of bulbar respiratory neurons during Active coughing and swallowing in the decerebrate cat .J Physiol (Lond). 480:309-324.

236. Paine R. (1963) Food recognition and predation on opisthobranchs by Navanax inermis. Veliger 6:1-8.

237. Panchin Y.V., Popova L.B., Deliagina T.G., Orlovsky G.N., Arshavsky Y.I. J (1995) Control of locomotion in marine mollusk Clione limacina. VIII. Cerebropedal neurons. Neurophysiol. 73(5): 1912-1923.

238. Pelseneer P. (1888) Report on the Pteropoda collected by H.M.S. Challenger during the years 1873-76. Ill Anatomy. Scient. Rep. "Challenger", Zoology 23:1-97.

239. Pentreath V.W. (1976) Ultrastructure of the terminals of an identified 5-hydroxytryptamine-containing neurone marked by intracellular injection of radioactive 5-hydroxytryptamine. J Neurocytol. 5(1):43-61.

240. Pentreath V.W., Berry M.S., Osborne N.N. (1982) The serotonergic cerebral cells in gastropods. In N. N. Osborne (ed.), Biology of serotonergic transmission. Wiley, New York, pp 457-513.

241. Pentreath V.W., Cottrell G.A. (1974) Anatomy of an identified serotonin neurone studied by means of injection of tritiated transmitter. Nature, Lond. 350:655-658:

242. Peretz B, Jacklet JW, Lukowiak K. (1976) Habituation of reflexes in Aplysia: contribution of the peripheral and central nervous systems. Science. Jan 30;191(4225):396-9.

243. Perlman, A. J. (1979) Central and peripheral control of siphon withdrawal reflex in Aplysia califomica. J. Neurophysiol. 42: 510-529.

244. Perrins R., Weiss K.R. (1996) A cerebral central pattern generator in Aplysia and its connections with buccal feeding circuitry. J. Neurosci. 16:7030-7045:

245. Perrins R., Weiss KR. (1998) Compartmentalization of information processing in an Aplysia feeding circuit interneuron through membrane properties and synaptic interactions. J Neurosci. 18:3977-3989.

246. Perry S.J., Straub V.A., Kemenes G., SantamaN., Worster B.M., Burke J.F., Benjamin P.R: (1998) Neural modulation of gut motility by myomodulin peptides and acetylcholine in the snail Lymnaea. J Neurophysiol 79(5):2460-2474.

247. Peschel M., Straub V., Teyke T. (1996) Consequences of foodattraction conditioning in Helix: a behavioral and electrophysiological study. J. Comp. Physiol. A 178:317-327.

248. Peters M., Altrup U. (1984) Motor organization in phaiynx of Helixpomatia. J. Neurophysiol. 52:389-409.

249. Pfeiffer-Linn C., Glantz R.M. (1989) Acetylcholine and GABA mediate opposing actions on neuronal chloride channels in crayfish. Science. 245:1249-1251.

250. Pinsker H., Kupfermann I., Castellucci V., and Kandet, E., (1970) Habituation and dishabituation of the gill-withdrawal reflex in Aptysia. Science. 167:1740-1742.

251. PIummer M.R., Kirk M.D. (1990) Premotor neurons B51 and B52 in the buccal ganglia of Aplysia califomica: Synaptic connections, effects on ongoing motor lhythms, and peptide modulation. J Neurophysiol. 63:539-558.

252. Popescu I.R., Willows A.O. (1999) Sources of magnetic sensory input to identified neurons active during crawling in the marine mollusc Tritonia diomedea. J Exp Biol. 202( 21):3029-3036.

253. Prescott SA, Gill N, Chase R. (1997) Neural circuit mediating tentacle withdrawal in Helix aspersa, with specific reference to the competence of the motor neuron C3. J Neurophysiol. Dec;78(6):2951 -65.

254. Ramirez J.M. (1998) Reconfiguration of the respiratory network at the onset of locust flight J Neurophysiol. 80:3137-3147.

255. Richmond J.E., Murphy A.D., Lukowiak K., Bulloch A.G.M. (1993) GABA regulates the buccal motor output of Helisoma by two pharmacologically distinct actions. J Comp Physiol A. 174:593-600.

256. Rosc R.M., Benjamin P.R. (1979) The relationship of the central motor pattern to the feeding cycle of Lymnaea stagnalis. J. Exp. Biol. 80:137-163.

257. Rose R.M., Benjamin P.R. (1981a). Interneuronal control of feeding in the pond snail Lymnaea stagnalis I Initiation of feeding cycles by a single buccal interneurone. J. Exp. Biol. 92:187-201.

258. Rose R.M., Benjamin P.R. (1981b). Interneuronal control of feeding in the pond snail Lymnaea stagnalis II. The interneuronal mechanism generating feeding cycles. J. Exp. Biol. 92:203-228.

259. Rosen S.C., Miller M.W., Evans C.G., Cropper E.C., Kupfermann I. (2000) Diverse synaptic connections between peptidergic radula mechanoafferent neurons and neurons in the feeding system of Aplysia J Neurophysiol. 83:1605-1620.

260. Rosen S.C., Teyke T., Miller M.W., Weiss K.R., Kupfermann I. (1991) Identification and characterization of cerebral-to-buccal interneurons implicated in the control of motor programs associated with feeding in Aplysia. JNeurosci 11:3630-3655.

261. Rosen S.C., Weiss K.R., Goldstein R.S., Kupfermann I. (1989). The role of a modulatory neuron in feeding and satiation in Aplysia effects of lesioning of the serotonergic metacerebral cells. J. Neurosci. 9:15621578.

262. Ruppert E.E., Fox R.S., Barnes, R.D. (2004). Invertebrate Zoology (7 ed.). Brooks / Cole.

263. Saada R., Miller N., Hurwitz I., Susswein A.J. (2009) Autaptic excitation elicits persistent activity and a plateau potential in a neuron of known behavioral function. Curr Biol. 19(6):479-484

264. Satterlie R.A., Norekian T.P. (1995) Serotonergic modulation of swimming speed in the pteropod mollusc Clione limacina. III. Cerebral neurons. J Exp Biol. 198(Pt 4):917-930.

265. Satterlie R.A., Norekian T.P., Jordan S., Kazilek C.J. (1995) Serotonin modulation of swimming speed in the pteropod mollusc, Clione limacina. I. Serotonin immunoreactivity in the central nervous system and wings .J Exp Biol. 198:895-904.

266. Satterlie RA, Norekian TP, Robertson KJ. (1997) Startle phase of escape swimming is controlled by pedal motoneurons in the pteropod mollusk Clione limacina. J Neurophysiol. Jan;77(l):272-80.

267. Satterlie RA. (1985) Reciprocal inhibition and postinhibitory rebound produce reverberation in a locomotor pattern generator. Science. Jul 26;229(4711):402-4.

268. Satterlie RA. (1993) Neuromuscular organization in the swimming system of the pteropod mollusc Clione limacina. J Exp Biol. Aug; 181:119-40

269. Satterlie, R. A., Labarbera, M. And Spencer, A. N. (1985). Swimming in the pteropod mollusk Clione limacina. I. Behaviour and morphology. J. exp. Biol. 116, 189-204.

270. Senseman D., Gelperin A. (1974) Comparative aspects of the morphology and physiology of a single identifiable neuron in Helix aspersa, Limax maximus and Ariolimax californica. Malacolog. Rev. 7:51-52.

271. Sigvardt K.A., Rothman B. S., Brown R.D., Mayeri, E. (1986) The bag cells of Aplysia has a multitransmitter system, Identification of alpha-bag cell peptide as a second neurotransmitter. J. Neuronal 6:803-813.

272. Skelton M. E,, Koester J. (1992) Morphology, innervation and neural control of the anterior arterial system of Aplysia. J. Comp. Physiol. 171(2):141-55.

273. Skelton M., Alevizos A., Koester J. (1992) Control of the cardiovascular system of Aplysia by identified neurons. Experientia. 48(9):809-17.

274. Spruston N., Jaffe D., Johnston D. (1994) Dendritic attenuation of synaptic potentials and currents: the role of passive membrane properties//Trends Neurosci. V. 17. P. 161-166.

275. Spruston N., Johnston D. (1992) Perforated patch-clamp analysis of the passive membrane properties of three classes of hippocampal neurons // J. Neurophysiol. V. 67. 3. P. 508-529.

276. Stopfer M, Carew TJ. (1996) Heterosynaptic facilitation of tail sensory neuron synaptic transmission during habituation in tail-induced tail and siphon withdrawal reflexes of Aplysia. J Neurosci. Au« 15;16(16):4933-48.

277. Susswein A.J., Achituv Y., Cappell M.S., Spray D. C., Bennett, M.V.L. (1984) Pharyngeal movements during feeding sequences in Navanax inermis: a cinematographic analysis. J. Comp. Physiol. A. 155:209218.

278. Susswein A.J., Byrne J.H. (1988) Identification and characterization of neurons initiating patterned neural activity in the buccal ganglia of Aplysia. JNeurosci. 8:2049-2061.

279. Syed N., Harrison D., Winlow W. (1988) Locomotion'in Lymnaea role of serotonergic motoneurons controlling the pedal cilia. Symp. Biol. Hung. 36:387-399.

280. Syed N.I., Winlow W. (1991) Coordination of locomotor and cardiorespiratory networks of Lymnaea stagnalis by a pair of identified interneurones. J Exp Biol. 158:37-62.

281. Szapiro G., Barbour B. (2007) Multiple climbing fibers signal to molecular layer interneurons exclusively via glutamate spillover. Nat Neurosci. 10(6) : 735-742.

282. Tazaki K., Tazaki Y. (2000) Multiple motor patterns in the stomatogastric ganglion of the shrimp Penaeus japonicus. J Comp Physiol A. 186:105-118.

283. Teyke T., Weiss K. R*., Kupfermann I. (1989) A subpopulation of cerebral B' cluster neurons of Aplysia californica is involved in defensive head withdrawal but not appetitive head movements J Exp. Biol. 147: 1-20.

284. Teyke T., Weiss K. R., Kupfermann I. (1990) Appetitive feeding behavior of Aplysia: behavioral and neural analysis of directed head turning. J. Neurosci. 10:3922-3934.

285. Teyke T., Weiss K.R., Kupfermann I. (1990a). An identified neuron (CPR) evokes neuronal responses reflecting food arousal in Aplysia. Science. 247:85-87.

286. Teyke T., Weiss K.R., Kupfermann I. (1990b). Appetitive feeding behavior of Aplysia Behavioral and neural analysis of directed head turning. J. Neurosci 10:3922-3934.

287. Teyke T., Xin Y., Weiss K.R., Kupfermann I. (1997) Ganglionic distribution of inputs and outputs of C-PR, a neuron involved in the generation of a food-induced arousal state in Aplysia. Invert Neurosci. 2(4) : 235-244.

288. Teyke T., Weiss K.R., Kupfermann I. (1990) An identified neuron'(CPR) evokes neuronal responses reflecting food arousal in Aplysia. Science. 247:85-87.

289. Trueta C., Mendez B., De-Miguel F.F. (2003) Somatic exocytosis of serotonin mediated by L-type calcium channels in cultured leech neurones. J Physiol (Lond) 547 :405-416.

290. Trudeau, L.-E. And Castellucci, V. F. (1993) Functional uncoupling of inhibitory interneurons plays an important role in short-term sensitization of Aplysia gill and siphon withdrawal reflex. J. Neurosci. 13:2126-2135.

291. Volgushev M., Voronin L.L., Chistiakova M., Singer W. (1994) Induction of LTP and LTD in visual cortex neurones by intracellular tetanization // Neuroreport. V. 5. P." 2069-2072.

292. Volgushev M., Voronin L.L., Chistiakova M., Singer W. (1997) Relations between long-term synaptic modifications and paired-pulse interactions in the rat neocortex // Eur. J.Neurosci. V. 9. P. 751-1760.

293. Voronin L. L., Volgushev M., Sokolov M., et al. (1999). "Evidence for an ephaptic feedback in cortical synapses: postsynaptic liyperpolarization alters the number of response failures and quantal content," Neurosci., 92, No. 2, 399-405

294. Voronin L.L. On the quantal analysis of hippocampal long-term potentiation and related phenomena of synaptic plasticity (1993) //Neuroscience. V. 56. P. 275-304.

295. Voronin L.L., Byzov A., Kleshevnikov A. et al. Neurophysiological analysis of long-term potentiation in mammalian brain (1995)// Behav. Brain Res. V. 66. P. 45-52.

296. Voronin L.L., Volgushev M., Sokolov M. et al. (1999) Evidence for an ephaptic feedback in cortical synapses: postsynaptic hyperpolarization alters the number of response failures and quantal content // Neuroscience. V. 92. 2. P. 399-405.

297. Wagner N. (1885) Die Wirbellosen des Weissen Meeres: Zoologische Forschungen an der Kuste des Solowetzkischen Meerbusens in den Sommermonaten der Jahre. Leipzig, Germany: Verlag Von Wilhelm Engelmann.

298. Waiters E. T., Erickson M. T. (1986) Directional control and the functional organization of defensive responses in Aplysia. J Comp. Physiol. A 159:339-351.

299. Walters ET, Byrne JH, Carew TJ, Kandel ER. 1983 Mechanoafferent neurons innervating tail of Aplysia. I. Response properties and synaptic connections. J Neurophysiol. Dec;50(6): 1522-42.

300. Walters ET, Erickson MT. (1986) Directional control and the functional organization of defensive responses in Aplysia. J Comp Physiol A. Sep;159(3):339-51.

301. Weatherill D., Chase R. (2005) Modulation of heart activity during withdrawal reflexes in the snail Helix aspersa. J Comp Physiol A 191 (4):355-62.

302. Weimann J.M., Meyrand P., Marder E. (1991) Neurons that form multiple pattern generators: identification and multiple activity patterns of gastric/pyloric neurons in the crab stomatogastric system. J Neurophysiol. 65:111-122.

303. Weiss K.R., Cohen J. C., Kupfennann" I. (1978) Modulatory control of buccal musculature by a serotonergic neuron (metacerebral cell) in Aplysia. J. Neurophysiol. 41:181-203.

304. Weiss K R., Cohen J.L., Kupfermann I. (1978) Modulatory control of buccal musculature by a serotonergic neuron (metacerebial cell) in Aplysia. J Neurophysiol. 41(1):181-203.

305. Weiss K.R., Kupfermann I. (1976) Homology of the giant serotonergic neurons (metacerebral cells) in Aplysia and pulmonate molluscs. Biain Res. 117:33-49.

306. Weiss K.R1., Mandelbaum D.E., Schonberg M., Kupfermann I. (1979) Modulation of buccal muscle contractility by serotonergic metacerebral cells in Aplysia: evidence for a role of cyclic adenosine monophosphate. J Neurophysiol. 42(3):791-803.

307. Willows A.O., Pavlova G.A., Phillips N.E. (1997) Modulation of ciliary beat frequency by neuropeptides from identified molluscan neurons. J Exp Biol. 200(10): 1433-1439.

308. Willows A.O.D. (1967) Behavioral acts elicited by stimulation of single, identifiable brain cells. Science. Aug 4;157(788):570-4.

309. Willows A.O.D., Pavlova G.A., Phillips N.E. (1997) Modulation of ciliary beat frequency by neuropeptides from identified molluscan neurons. J Exp Biol. 200:1433-1439.

310. Wilson R. I. and Nicoll R. A. (2002) "Endocannabinoid signaling in the brain," Science, 296, 678-682

311. Wilson R.I., Nicoll R.A. Endocannabinoid signaling in the brain (2002)// Science. V. 296. P. 678-682.

312. Wood D.E., Stein W., Nusbaum M.P. (2000) Projection neurons with shared cotransmitters elicit different motor patterns from the same neural circuit. JNeurosci. 20:8943-8953.

313. Wright, W. G. And Carew, T. J. (1995) A single identified interneuron gates tail-shock induced inhibition» in the siphon withdrawal reflex of Aplysia. J. Neurosci. 15: 790-797.

314. Wu J., Jing J., Diaz-Rios M., Miller M.W., Kupfermann I., Weiss K.R. (2003) Identification of a GABA-containing cerebral-buccal interneuron-11 in Aplysia californica. Neurosci. Lett. 341:5-8.

315. Wu J.Y., Cohen L.B., Falk C.X. (1994) Neuronal activity during different behaviors in Aplysia: a distributed organization? Science. 263:820-823.

316. Wu JY, Cohen LB, Falk CX. (1994a) Neuronal activity during different behaviors in Aplysia: a distributed organization? Science. Feb 11;263(5148):820-3.

317. Wu JY, Tsau Y, Hopp HP, Cohen LB, Tang AC, Falk CX. (1994b) Consistency in nervous systems: trial-to-trial and animal-to-animal variations in the responses to repeated applications of a sensory stimulus in Aplysia. JNeurosci. Mar;14(3 Pt 1): 1366-84.

318. Xin Y, Weiss KR, Kupfermann I. (1995) Distribution in the central nervous system of Aplysia of afferent fibers arising from cell bodies located in the periphery. J Comp Neurol. Sep 4;359(4):627-43

319. Xin Y., Hurwitz I., Perrins R'., Evans C.G., Alexeeva V., Weiss K.R., Kupfennann I. (1999) Actions of a pair of identified cerebral-buccal interneurons (CBI-8/9) in Aplysia that contain the peptide myomodulin. J Neurophysiol. 81:507-520.

320. Xin Y., Weiss K.R., Kupfermann I. (1996) An identified interneuron contributes to aspects of six different behaviors in Aplysia. J Neurosci. 16:5266-5279.

321. Xu Y., Cleary L.J., Byrne J.H., (1994) Identification and characterization of pleural neurons that inhibit tail sensory neurons and motor neurons in Aplysia: correlation with FMRFamide immunoreactivity, J. Neurosci. 14 3565-3577.

322. Yeoman M.S., Kemenes G., Benjamin P.R., Elliott C.J.J (1994a) Modulatory role for the serotonergic cerebral giant cells in the feeding system of the snail, Lymnaea. II. Photoinactivation. Neurophysiol. 72(3): 1372-1382.

323. Zecevic D, Wu JY, Cohen LB, London JA, Hopp HP, Falk CX. (1989) Hundreds of neurons in the Aplysia abdominal ganglion are active during the gill-withdrawal reflex. J Neurosci. C)ct;9(10):3681-9

324. Zhuravlev V., Bychkov R., Kodirov S., Diakov A., Safonova T (1997) Caidioexcitatory neurons in the snail Achatina fulica. J. Brain Res. 38:279-290.

325. Zhuravlev V., Safonova T., Bychkov R. (1991) Neuronal control and coordination of the heartbeat in Helix pomatia. In: Sakharov, D., Winlow, W. Eds. , Simpler Nervous Systems. Studies in Neuroscience, Manchester University Press, pp. 342-359.

326. Zochowski M, Cohen LB, Fuhrmann G, Kleinfeld D. (2000) Distributed and partially separate pools of neurons are correlated with two different components of the gill-withdrawal reflex in Aplysia. J Neurosci. Nov 15;20(22):8485-92.

Информация о работе

Малышев, Алексей Юрьевич
доктора биологических наук
Москва, 2011
ВАК 03.03.01

Диссертация

Клеточные механизмы поведения у животных с простой нервной системой: сравнительный нейрофизиологический анализ - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы