Роль дендритов в регуляции функциональной активности маутнеровских нейронов

Григорьева, Екатерина Евгеньевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль дендритов в регуляции функциональной активности маутнеровских нейронов
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Роль дендритов в регуляции функциональной активности маутнеровских нейронов"

На правах рукописи

Григорьева Екатерина Евгеньевна

РОЛЬ ДЕНДРИТОВ В РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МАУТНЕРОВСКИХ НЕЙРОНОВ

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- 8 ДЕК 2011

Пущино 2011

005006542

Работа выполнена в лаборатории ультраструктуры нейрона Учреждения Российской академии наук Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, г.Пущино

Научный руководитель:

кандидат биологических наук Михайлова Гульнара Зульфатовна доктор биологических наук, профессор Мошков Дмитрий Алексеевич

Научный консультант:

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Архипов Владимир Иванович доктор биологических наук Бисерова Наталья Михайловна

Ведущая организация:

Институт Высшей нервной деятельности и Нейрофизиологии РАН, г. Москва

Защита состоится « 21 » ■ декабря 2011г. в 15-30 на заседании совета Д 002.093.01 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Учреждении Российской академии наук Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН по адресу.

142290, Московская область, г. Пущино, ул. Институтская, 3, ИТЭБ РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке НЦБИ РАН по адресу: 142290, Московская область, г. Пущино, ул. Институтская, 3, ИТЭБ РАН.

Автореферат разослан «_» ноября 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета, - Ланина

кандидат физико-математических наук , Надежда Федоровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Нейроны являются главным клеточным элементом мозга, ответственным за его мнестические функции. Любой индивидуальный центральный нейрон имеет несколько дендритов (Косицын, 1976), каждый из которых ответственен за интегративную активность мозга и является фокусом для множества межнейронных связей. Огромное количество нейронов в ЦНС затрудняет расшифровку клеточных механизмов регуляции функций мозга на системном уровне, таких как адаптация, память, а также контроль активности нейронных центров, ответственных за функциональную асимметрию мозга, в частности, за латерализацию поведения. Особо интересный вопрос представляет собой то, каким образом регулируется активность индивидуальных нейронов и какую роль в этой регуляции играет каждый из дендритов (Кэндел, 1980; Мошков, 1985; Фокин, 2004; Pascual et al., 2004; Tailby et al., 2005; Cuntz et al., 2007; Houweling and Brecht, 2008; Wen et al., 2009). Структурный аспект этой проблемы, в связи со сложностью мозга и разнородностью проекций афферентных путей от различных сенсорных органов (Carlson et al., 1993), разрабатывается на системном уровне (Vercelli and Cracco, 1994). Однако на клеточном и синаптическом уровнях это невозможно сделать из-за целого ряда непреодолимых методических трудностей (Trachtenberg et al., 2002, Haas et al., 2006). В этом случае необходимо использовать просто организованные объекты, такие как идентифицированные нейроны беспозвоночных (Tripodi et al., 2008) и позвоночных животных, в частности, парные маутнеровские нейроны (МН) продолговатого мозга рыб. Последние оказались особенно удобным объектом для изучения как клеточных механизмов нейрональной пластичности, так и интегральной функции мозга, поскольку они прямо вовлечены в регуляцию локомоции (DiDomenico et al., 1988; Wassersug and Yamashita, 2002; Fremont and Hale, 2006; Zottoli et al., 2011). С одной стороны, МН активируются статоакустическим аппаратом, иннервирующим латеральный дендрит и сому ипсилатерального нейрона (Szabo et al., 2007). С другой стороны, МН могут активироваться и визуальными стимулами. Зрительный нерв от глаза направляется в контралатеральный тектум, а оттуда нервные пути следуют на вентральный дендрит МН, расположенный на той же стороне мозга, что и тектум (Zottoli et al., 1987). В свою очередь, активировавшийся МН, воздействуя на мотонейроны спинного мозга, инициирует поворот рыбки в сторону, противоположную расположению нейрона. Перспектива в использовании МН для исследования вклада разных дендритов в интегративную деятельность индивидуальных нейронов выявилась после обнаружения у золотых рыбок, которые ранее считались облигатными амбидекстрами (Kleerekoper et al., 1969), моторной асимметрии (Михайлова и др., 2005), предпочтения поворачиваться в ту или иную сторону при свободном плавании. Тогда же выявлена корреляция моторной асимметрии рыбки со структурной асимметрией МН (Михайлова и др., 2005), обусловленной, по-видимому, функциональной асимметрией этих клеток, ранее считавшихся функционально симметричными (Zottoli et al., 1999; Карпук и др., 2004; Кот and Faber, 2005). Было выявлено, что функциональное доминирование одного из МН, обусловливающее моторную асимметрию, прямо зависит от интегральных размеров сомы и латерального дендрита противоположного предпочитаемой стороне поворотов рыбки нейрона, но находится в реципрокных отношениях с размером его вентрального дендрита (Михайлова и др., 2006; Штанчаев и др., 2007). Однако детали взаимосвязи моторной асимметрии рыбок с изменениями морфометрических и ультраструктурных характеристик латеральных и вентральных дендритов индивидуальных нейронов остаются не изученными.

Цель и основные задачи исследования. Целью данной работы являлось изучение роли экспериментально вызванных структурных изменений МН в обеспечение баланса их функциональной активности. Были поставлены следующие задачи: 1. Провести детальное качественное и количественное исследование взаимосвязи структуры

латеральных и вентральных дендритов МН и изменения моторной асимметрии рыбок в условиях нарушенного притока статоакустической и зрительной афферентации. 2. Исследовать влияние на моторную асимметрию золотых рыбок и на структурную асимметрию их МН сочетания энуклеации глаза с экспериментально вызванным напряжением одного из сенсорных входов с помощью унилатеральной зрительной или вестибулярной стимуляции. 3. Определить ультраструктурные признаки вклада латеральных и вентральных дендритов в морфофункциональные изменения МН, связанные с сенсорной деафферентацией, и выяснить роль 5НТ (серотонина) в реципрокной регуляции функции вентрального дендрита.

Научная новизна. 1. Детально исследован компенсаторный механизм управления поведением золотой рыбки в отсутствии зрительного афферентного притока в одно полушарие мозга. Впервые показано, что в строгой зависимости от исходной моторной асимметрии рыбки увеличение функциональной активности маутнеровского нейрона в одних случаях связано с уменьшением объема его вентрального дендрита, а в других - с увеличением размеров сомы и латерального дендрита. 2. Обнаружено, что энуклеация глаза сопряжена с появлением дегенерирующих химических синапсов вдоль всего ствола вентрального дендрита МН, контралатерального стороне энуклеации. Это свидетельствует о диффузном распространении зрительного входа по всей поверхности вентрального дендрита. 3. Установлено, что серотонин, рецепторы к которому сконцентрированы на вентральном дендрите, угнетает функциональную активность МН, а антагонист 5НТз рецепторов ондансетрон, напротив, увеличивает ее. В связи с этим предположено, что запустевшие синапсы вентрального дендрита принадлежат серотонергической системе, и именно на их уровне осуществляется реципрокная регуляция функциональной активности МН. 4. Выявлено, что энуклеация глаза вызывает уплотнение цитоскелета в денервированном вентральном дендрите, не затрагивая при этом цитоскелет в других частях того же нейрона и в контралатеральном нейроне. Это указывает на определенную автономность цитоскелета в структурообразовании и функциональном вкладе разных дендритов. 5. Впервые показано, что последовательные воздействия на разные афферентные входы (односторонняя зрительная деафферентация и последующая зрительная или вестибулярная стимуляция) вызывают сдвиги функциональной активности МН, каждый из которых сохраняется в виде того или иного структурного изменения определенных локусов клетки, в соответствии с ролью данного локуса в управлении активностью нейрона. Это свидетельствует об относительно автономном вкладе различных частей МН в его интегральную функцию и может быть интерпретировано как структурный памятный след после соответствующего экспериментального воздействия.

Научно-практическая значимость работы. Проведенное исследование имеет важное общебиологическое значение, расширяя представления о взаимосвязи структуры разных дендритов индивидуальных нейронов с их интегральной функцией. Научно-практическая значимость этих данных заключается, прежде всего, в том, что они отражают асимметрию активности афферентных входов на МН, что позволяет строить определенные модели для исследования асимметрии зрения и статоакустического аппарата не только у рыб, но и у других животных. Эти модели можно использовать в комплексных экспериментах медико-биологического характера, в частности, в исследованиях механизмов памяти у животных на фоне денерваций, стимуляций, адаптаций, действия физиологически активных веществ и других воздействий, требующих учета межполушарной асимметрии и различий в доминировании сенсорного входа с правой или левой стороны. В научной практике данные могут быть использованы также при обработке материалов по изменчивости центральных нейронов под воздействием хронических стрессорных факторов,

например, условий длительной микрогравитации. Данные исследования могут представлять также и определенный практический интерес. Их результаты могут быть применены в интерпретации нейрональных последствий посттравматических нарушений сенсорно-двигательного аппарата и в разработке медицинских приемов коррекции этих нарушений у человека.

Апробация диссертации. Результаты диссертационной работы были представлены на Х1У-Й и XV-й Международных конференциях по нейрокибернетике (Ростов-на-Дону, 27-30 сентября 2005 и 23-25 сентября 2009); на Международной конференции в Донецком государственном медицинском университете (Украина, Донецк, 24-26 мая 2005); на Научной сессии национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (Москва, 25-31 января 2010); на Ш-м Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов в Нижегородском университете «Симбиоз - Россия 2010» (Нижний Новгород, 24-29 мая 2010); на конференции «Экспериментальная и теоретическая биофизика - 2010» (г. Пущино, 19-20 октября

2010); на ХШ-ой Всероссийской научно-технической конференции «Нейроинформатика - 2011» (Москва, 24-28 января 2011); на 15-й Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 18-22 апреля

2011); на \/И-м Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, 3-13 июня 2011).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 15 работ, из них 6 статей в рецензируемых журналах, которые входят в регламентированный список ВАК, и 4 статьи в сборниках работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, общего заключения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на {¿2. страницах, содержит £2*. таблиц и рисунков. Список литературы включает {£2) наименований отечественной и зарубежной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты и методы исследований.

Объектом исследования служили неполовозрелые генетически однородные золотые рыбки Сагазэшз аигайде (Оранда) 3-6 месячного возраста, около 3 см длиной (п=175). С каждой рыбкой работали отдельно на протяжении всего эксперимента, все это время рыбки содержались в индивидуальных емкостях (= 1 л).

Тестирование рыбок. На основании поведенческих тестов оценивали интегральную функциональную активность обоих МН, а также функциональную активность одного МН относительно другого. Для этого рыбок тестировали в узком прямолинейном канале (Михайлова и др., 2005), ежедневно наблюдая за ними в течение 5 минут. По числу и стороне спонтанных поворотов рыбки определяли суммарную двигательную активность (подвижность), характеризующую интегральную активность МН (в процентах к контролю, т.е. подвижности рыбок до воздействия), и моторную асимметрию, которую оценивали по коэффициенту моторной асимметрии (КМА, отношение числа поворотов рыбок в предпочитаемую сторону к сумме поворотов в обе стороны). По значению КМА отбирали три подопытные группы рыбок -амбидекстров, не проявлявших предпочтения стороны поворотов (КМА = 0,50), правшей и левшей с относительно постоянной степенью латерализации (КМА £ 0,55).

Сдвиг в ходе эксперимента КМА до значений S 0,45 свидетельствовал об инверсии моторной асимметрии рыбки.

Односторонняя вестибулярная деаффврентация достигалась механическим разрушением статоакустического аппарата рыбок. Операция проводилась в асептических условиях при холодовой анестезии, после операции рыбок помещали в слабый раствор метиленового синего для дезинфекции. Оценку моторной асимметрии рыбок производили после восстановления их двигательной аетивности и пространственной ориентации. Ипсилатеральная (контралатеральная) сторона операции соответствовала предпочитаемой стороне поворотов рыбки.

Односторонняя зрительная деаффврентация достигалась энуклеацией глаза, которую проводили под холодовой анестезией. Рыбок во время операции и в течение реабилитационного периода (14 дней) содержали в асептических условиях. Каждую из трех подопытных групп рыбок дополнительно подразделяли на две подгруппы, различающиеся по тому, правый или левый глаз у них энуклеировали. Соответственно, ипсилатеральная (контралатеральная) сторона операции соответствовала предпочитаемой стороне поворотов рыбки. Дальнейшим экспериментам рыбок подвергали после стабилизации моторной асимметрии (через месяц после операции).

Зрительную стимуляцию рыбок проводили с помощью оптомоторного барабана, вращающегося со скоростью 30 обУмин от 2 до 10 часов, в зависимости от задач конкретных экспериментов. Направление стимуляции соотносили с предпочитаемой стороной поворотов рыбки: при контралатеральной оптокинетической стимуляции (КОС) рыбок - правшей барабан вращался в левую сторону, а левшей - в правую. При ипсилатеральной оптокинетической стимуляции (ИОС) барабан вращался в предпочитаемом рыбками направлении. Для энуклеированных рыбок направление стимуляции соответствовало стороне энуклеации: при КОС таких рыбок барабан вращался с ослепленной стороны, при ИОС - с интактной стороны.

Вестибулярную стимуляцию рыбок после энуклеации глаза проводили в пластиковом барабане, вращавшемся 2 часа со скоростью 30 об./мин вокруг ростро-каудальной оси тела. Направление стимуляции соотносили с локализацией доминантного (после энуклеации) МН, т.е. для рыбок-правшей контралатеральной вестибулярной стимуляцией (КВС) считалось вращение по часовой стрелке, для рыбок-левшей - против часовой стрелки. При ипсилатеральной вестибулярной стимуляции (ИБС) направление вращения рыбок было противоположным.

Аппликация веществ. Серотонин (Sigma, США) в дозе 10 мкг на 5 мкл 0,6% раствора хлорида натрия (10~2М), и ондансетрон (аптечный препарат зофран, GlaxoSmithKline, Италия), антагонист 5НТз-рецепторов, в дозе 10 мкг на 5 мкл физиологического раствора (0,7x10"2М), вводили микрошприцем (Hamilton, 50 pi) в область расположения МН (Тирас и Мошков, 1978; Kolaeva et al., 2000). В качестве контроля на МН апплицировали физраствор. После аппликации рыбок подвергали КОС, оценивая подвижность и моторную асимметрию каждые 2 часа стимуляции.

Морфометрические исследования МН проводили на основании компьютерной реконструкции по серийным 3- и 6-мкм срезам фиксированного продолговатого мозга (Михайлова и др., 2005). Фиксацию мозга и заливку в эпоновую смолу осуществляли согласно протоколу, используемому в электронной микроскопии (Мошков, 1985). Гистологические срезы, полученные на пирамитоме LKB (Швеция), фотографировали под микроскопом (NU-2E Carl Zeiss, Германия, фотоаппарат Nikon Coolpix 995), фотографии объединяли в режиме автоматизированной сборки изображений в программе Adobe Photoshop CS3. Полученные изображения выравнивали относительно друг друга в программе SEM Align. Оконтуривание и получение трехмерных объектов производили в программе IGL Trace. Количественные данные получали в программе 3D View 3.5. Для дальнейших расчетов брали только объемы сомы, стволов латерального и вентрального дендритов до их первой бифуркации. При расчетах границ сомы с латеральным и вентральным дендритами использовали

расстояние от средней линии мозга до центра ядрышка МН (d): границу латерального дендрита с сомой проводили на расстоянии 1.2 d, границу вентрального дендрита с сомой - на расстоянии 0.6 d. Для анализа структурной асимметрии МН и их частей вычисляли коэффициент структурной асимметрии (КСА) - отношение объема доминантного МН или его части к сумме объемов обоих нейронов или их соответствующих частей. Вычисляли КСАМН, а также КСА вентральных дендритов, I соматических частей и латеральных дендритов МН (КСАвд, КСАс и КСАЛд, соответственно). Кроме того, для анализа морфофункциональных изменений МН использовали суммарный КСА тел нейронов и их латеральных дендритов (КСАс+лд). В ряде случаев для удобства сравнения численных данных использовали «обращенный» КСА нейронов или их частей (КСА 0бР. = 1,00 - КСА). Инверсией структурной асимметрии МН и их частей, по аналогии с моторной асимметрией рыбок, считали значение КСА S 0,45. Во всех случаях контролем служили группы рыбок, не подвергнутые соответствующему воздействию.

Для прицельного ультраструктурного исследования МН отбирали срезы, по которым проводили трехмерную реконструкцию, с нужными частями МН (рис. 1), переклеивали их на отдельные эпоновые блоки, резали ультратонко на ультрамикротоме EM UC6 (Leica, ФРГ) и исследовали в электронном микроскопе Tesla BS-500 (Чехословакия).

Рис. 1. Вид МН рыбки-правши после 3-х мерной реконструкции. Рамками выделены участки для

ультраструктурного анализа.

Обозначения: ЛД - латеральный дендрит, ВД - вентральный дендрит, С - сома. Л и П - левая и правая стороны мозга. Масштаб - 100 мкм.

Статистические расчеты. Статистическую обработку результатов проводили в программах Microsoft Excel (Microsoft Office 2003) и KyPIot V2 Beta 15 (32-bit). Достоверность различий данных определяли при помощи /-теста Стьюдента. Количественные данные представлены значениями среднего арифметического ± доверительный интервал (уровень значимости 95%). Для оценки взаимосвязи моторной асимметрии рыбки и структурной асимметрии МН и их частей в норме и 1 после энуклеации глаза вычисляли коэффициенты корреляции (КК).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Влияние на структуру и функцию МН одностороннего повреждения вестибулярного аппарата.

Количественный анализ результатов тестирования моторной асимметрии рыбок -амбидекстров до и после деафферентации левого вестибулярного лабиринта показал достоверный сдвиг моторной асимметрии вправо, т.е. в сторону, противоположную деафферентированной (КМА, рассчитанный по правым поворотам, составил 0,52±0,03 до и 0,6+0,07 после операции, п=5, р<0,05). Аналогичные изменения, т.е. сдвиг моторной асимметрии в интактную сторону, наблюдались при повреждении правого I вестибулярного аппарата (левосторонний КМА = 0,5±0,03 до и 0,6+0,04 после операции, п=8, р<0,001). Иными словами, функционально активным (доминантным) становился МН, лишенный статоакустических афферентных входов. Тем не менее, реакция индивидуальных рыбок на деафферентацию была различной, что в немалой степени связано с высоким травматизмом операции. В некоторых случаях рыбки предпочитали поворачиваться только в одну сторону, т.е. проявляли полную или почти полную моторную асимметрию, в других случаях у рыбок не наблюдали асимметрии

поворотов или наблюдали сдвиг моторной асимметрии в сторону разрушенного лабиринта. У некоторых рыбок в динамике проявления моторной асимметрии поведение было неоднозначным, т.е. асимметрия сдвигалась то в правую, то в левую сторону. Большая часть рыбок, у которых удавалось наблюдать ранние последствия вестибулярной деафферентации, проявляла типичный для этого воздействия сдвиг асимметрии в интактную сторону практически сразу после операции, и этот эффект сохранялся в дальнейшем (вплоть до 1 месяца наблюдений).

После ипсилатеральной вестибулярной деафферентации моторная асимметрия рыбок в большинстве случаев инвертировалась - КМА сдвигался с 0,59+0,07 до 0,42±0,12 (п=6, р<0,05). Лишь у одной рыбки - правши (КМА = 0,56±0,18) наблюдали усиление в сторону деафферентации исходного КМА, вплоть до 1,00, в то время как у остальных рыбок наблюдалась слабая, частичная, сильная и даже полная инверсия предпочтения поворотов. То есть и в этом случае функционально доминировал деафферентированный МН. В то же время, контралатеральная вестибулярная деафферентация приводила к разным последствиям в поведении рыбок. Часть оперированных рыбок усиливала исходную асимметрию поворотов с 0,58+0,06 до 0,72±0,08 (п=5, р<0,01), тогда как у других моторная асимметрия инвертировалась (КМА падал с0,57±0,04 до 0,31 ±0,09, п=3, р«0,001).

На рис. 2Б представлен пример объемно реконструированных МН рыбки - правши после ипсилатеральной вестибулярной деафферентации (ставшей после операции левшой) в сравнении с МН интактной рыбки - правши (рис. 2А). Проведенный с целью выявления структурного следа качественный морфофункциональный анализ показал соответствие структуры определенных частей МН поведенческим особенностям этих рыбок. У контрольной рыбки - правши доминантным является левый МН (КСАмн = 0,61, что близко по значению к КМА рыбки = 0,58+0,09). Увеличенные размеры латерального дендрита и сомы левого нейрона по сравнению с теми же частями правой клетки (КСАс+лд = 0,64), равно как и отсутствие асимметрии вентральных дендритов (КСАвд = 0,5), являются структурной основой моторной асимметрии рыбки. В то же время, у подопытной рыбки функционально доминирует правый МН, если судить по инверсии моторной асимметрии в левую сторону (КМА рыбки снижается

правши после разрушения правого лабиринта, приводящего к инверсии моторной асимметрии (Б). Здесь и далее во всех рисунках по трехмерной реконструкции МН цифры возле каждой из частей МН представляют значения их объемов (х103 мкм3), а

¿¿9 Г)

значками «• и отмечены статоакустическии и зрительным аппараты,

соответственно; □ - сома МН, 0 - латеральный дендрит МН, □ - вентральный дендрит МН. Масштабная линейка - 100 мкм. Стрелка 1 > указывает направление исходной моторной асимметрии, стрелка < ' указывает направление моторной асимметрии, изменившееся после деафферентации МН (в данном случае, разрушения правого лабиринта) или сенсорной стимуляции. Стрелкой —► отмечен изменившийся дендрит.

с 0,59±0,06 в интактном состоянии до 0,46±0,01 после операции). Видно, что объемы латеральных дендритов и тел также инвертируются, и крупнее они у правого МН (КСАс+лд = 0,47). То есть значение структурной асимметрии этих частей нейронов обнаруживает явное сходство со значением инвертированной моторной асимметрии рыбки. Необходимо отметить также, что правый вентральный дендрит больше левого и значение обращенной структурной асимметрии приближается к значению исходной моторной асимметрии рыбки (КСАВд обр. = 0,58). Объяснение этому можно найти, если предположить, с учетом реципрокной взаимосвязи вентрального дендрита с активностью МН, что структурная асимметрия вентральных дендритов не претерпела изменений после операции. В целом, данные показывают, что при острых необратимых воздействиях на вестибулярный аппарат рыбки структура ее МН несет в себе информацию как о прежнем (интактном) состоянии, так и о состоянии, приобретенном после нарушения функционирования октаво-латерального входа. При этом наблюдается увеличение латерального дендрита и сомы деафферентированного МН, обусловливающее усиление его в функциональном плане. То есть можно говорить об прямо регулируемом управлении активностью МН латеральным дендритом совместно с сомой: чем они крупнее, тем более активен нейрон.

2. Функциональные и морфологические исследования влияния энуклеации глаза на МН.

Функциональные изменения. Анализ данных по влиянию энуклеации правого или левого глаза на поведение рыбок - амбидекстров показывает, что КМА достоверно сдвигается в сторону энуклеации на 36,4±7,8% (п=30, р«0,001), или, в абсолютных значениях, с 0,50±0.01 до 0,68±0.04. То есть удаление правого глаза делает рыбку яркой правшой, а удаление левого глаза - левшой. Исследование динамики изменения поведения амбидекстров после энуклеации глаза показало (рис. 3), что уже через две недели после операции у них наблюдается стойкая моторная асимметрия, аналогичная таковой у изначально латерализованных интактных рыбок - правшей и левшей (средний КМА по результатам однократного тестирования составлял 0.57±0.06, п=14). Тестирование тех же рыбок через месяц после деафферентации показало небольшое увеличение, а главное более стабильное значение среднего КМА (0.61±0.04). Поэтому в дальнейшем для проверки влияния энуклеации глаза и сопутствующих воздействий на моторную асимметрию рыбок и структуру их МН эксперименты начинали спустя 4-5 недель после операции.

Было обнаружено, что через месяц после ипсилатеральной энуклеации глаза у рыбок - правшей и левшей исходная моторная асимметрия обостряется, т.е. также наблюдается сдвиг асимметрии в слепую сторону. КМА левшей увеличивался с 0.56+0.01 до 0.72±0.05 (п=11, р<0,001), а КМА правшей - с 0.58+0.02 до 0.69±0.09 (п=6, р<0,05). Общий КМА увеличивался, таким образом, на 24,4±8,2% по сравнению с предоперационным значением. Другими словами, после ипсилатеральной энуклеации рыбки - правши становятся более выраженными правшами, а рыбки - левши -выраженными левшами. Иногда наблюдалось абсолютно латерализованное

12 3 4

Рис. 3. Влияние односторонней энуклеации глаза на моторную асимметрию рыбок -амбидекстров (п=14). По оси ординат указаны значения КМА рыбок до операции (1) и после операции(2 - 6): через 2 недели (2); через месяц (3); через 1.5 месяца (4); через 2 месяца (5); через 2.5 месяца (6). * - КМА оперированных рыбок достоверно отличается от предоперационного значения (р<0.05).

поведение, когда рыбка на протяжении многих дней совершала при тестировании повороты только в одну сторону, причем без снижения общей двигательной активности (по сравнению с дооперационной подвижностью). Такое поведение, не известное у интактных животных, наблюдалось также у некоторых рыбок после вестибулярной деаферентации и, в целом, вероятно, является характерным признаком посттравматических изменений сенсорно-двигательного аппарата.

После контралатеральной энуклеации, т.е. после удаления левого глаза у правшей (п=6) и правого глаза у левшей (п=4), моторная асимметрия рыбок инвертировалась. КМА в среднем уменьшается на 40,8±10,2% от исходного или, в абсолютных значениях, с 0,58+0,01 до 0,34+0,06 (р«0.001). Это говорит о том, что рыбки - правши становятся ярко выраженными левшами, а рыбки - левши - правшами. Выборочный анализ моторной асимметрии у двух рыбок - левшей, сменивших предпочтение стороны поворотов, в отдаленные сроки после энуклеации показал, что инверсия сохраняется и даже увеличивается, хотя и не достоверно (р=0.09), по сравнению с моторной асимметрией этих рыбок через месяц после энуклеации.

Морфологические изменения. Объемная реконструкция МН индивидуальных рыбок - амбидекстров в контроле и после удаления левого глаза показана на рис. 4. Видно (рис. 4А), что у контрольной рыбки МН по размерам приблизительно одинаковы, тогда как после операции (рис. 4Б) наблюдаются определенные изменения, позволяющие соотнести их с функциональными изменениями МН, проявляемыми в поведении рыбок. Латеральный дендрит и сома увеличены у правого нейрона (КСАЛд = 0,71, КСАс = 0,52), а вентральный дендрит правого МН заметно уменьшается по сравнению с контролем и с вентральным дендритом левого нейрона (КСАВД = 0,33). То же самое, только в зеркальной последовательности, происходит после удаления правого глаза у рыбки - амбидекстра: она становится правшой, а уменьшается вентральный дендрит левого МН. Уменьшение объема происходит за счет равномерного (по всей длине) утончения (рис. 4Б, показано стрелкой) или укорочения ствола вентрального дендрита.

КСАмн = 0,51; Б. МН рыбки - амбидекстра (КМА = 0,5) после энуклеации левого глаза, сдвигающей моторную асимметрию влево (стрелка < '); КМА после операции (однократное тестирование) = 0,67, КСАмн = 0,52, КСАвд обр. = 0,67.

Морфологический анализ объемно реконструированных МН рыбок - правшей и левшей после ипсилатеральной энуклеации глаза (рис. 5А) показал, что у этих подгрупп рыбок наблюдаются закономерные изменения структуры их доминантных МН, определяющих предпочтительный выбор рыбками стороны поворотов. В МН рыбок - правшей визуально заметным становится истончение левого вентрального дендрита по сравнению с интактным, а также со своей зеркальной парой у правого нейрона. В некоторых случаях происходит укорочение контралатерального вентрального дендрита, о чем можно судить по смещению точки бифуркации к соме (рис. 5А, показано стрелкой). В МН рыбок-левшей наблюдаются аналогичные сдвиги, вызванные энуклеацией левого глаза, т.е. после операции существенно укорачивается

Рис. 5. Трехмерная реконструкция МН рыбок - правшей после энуклеации правого глаза (А, КМА = 0,6810.06, КСАед0бР. = 0,66), усиливающей (стрелка 1 >) исходную |

моторную асимметрию (КМА = 0,54+0.04, КСАс+лд = 0,54) и левого глаза (Б, КМА = 0,38+0.09, КСАс+лд = 0,42), приводящей к инверсии (< ') исходной моторной асимметрии (КМА = 0,56+0.05).

I |

и утончается вентральный дендрит правого МН. При этом доминантный МН несколько уменьшается за счет вентрального дендрита. Тем не менее, это значительно увеличивает функциональную активность нейрона, о чем говорит усиление моторной асимметрии рыбки. Таким образом, при анализе влияния эффекта ипсилатеральной энуклеации глаза на моторную асимметрию рыбок - правшей и левшей, как и в случае I с амбидекстрами, подтверждается предположение о реципрокной связи вентрального дендрита с функциональной активностью МН.

Результаты визуальной оценки структурных изменений МН рыбок после контралатеральной энуклеации позволяют говорить об изменениях объемных соотношений правого и левого нейронов (рис. 5Б). Ипсилатеральный к исходно I предпочитаемой стороне поворотов МН, ставший функционально доминантным (судя по инверсии моторной асимметрии рыбки), становится крупнее контралатерального, за I счет перераспределения объемов латеральных дендритов и тел нейронов. На этом фоне изменения размеров вентральных дендритов выглядят менее очевидными, хотя и достаточно специфичными. Анализ структуры МН рыбок - правшей после | энуклеации левого глаза выявил заметное укорочение вентрального дендрита (рис.

5Б, показано стрелкой) у правого МН, ставшего после операции функционально I доминирующим. Аналогичные изменения, только зеркальные, наблюдались у рыбок -I левшей с удаленным правым глазом, у которых вентральный дендрит левого МН

уменьшался в объеме, в частности за счет укорочения или истончения. То есть, после ;

I контралатеральной энуклеации глаза также можно проследить изменения структуры вентральных дендритов МН, вызванные прекращением притока зрительной информации и стойким изменением моторного поведения рыбок.

Исследование взаимосвязи структуры и функции МН после энуклеации глаза. I Морфометрический анализ данных по влиянию односторонней энуклеации глаза на структуру (объемы) МН и их отдельных частей выявил специфические признаки, коррелирующие с изменением функциональной активности, вызвавшей сдвиг моторной асимметрии. В одной группе рыбок, после контралатеральной энуклеации глаза, наблюдалась инверсия структурной асимметрии тел и латеральных дендритов , МН, суммарный КСА которых падал с 0.65±0.04 (п=12) в контроле до 0.42±0.03 (п=7).

При этом исходная асимметрия вентральных дендритов сглаживалась: КСАВд с I

0.59+0.04 снижался до 0.49+0.03. В то же время, после ипсилатеральной энуклеации происходила значительная инверсия соотношения объемов вентральных дендритов (КСАвд = 0.36+0.03, п=7) с сохранением исходной асимметрии сомы и латеральных I дендритов (КСАс+лд = 0.55+0.03). Характерно, что при энуклеации глаза у рыбок -I амбидекстров, независимо от ее стороны, структурные изменения МН были аналогичны изменениям МН рыбок - правшей и левшей после контралатеральной или ипсилатеральной энуклеации глаза. То есть, в половине случаев (п = 3) наблюдалось

Таблица. Объемы МИ рыбок после односторонней энуклеации.

Группы рыбок КМА до ЭГ КМА после ЭГ МИ Объем МН х103мкм3

С ЛД ВД КСАмн

Контрольные рыбки

Амбидекстры (п=3) 0,52±0,02 - П Л 123±38 114±28 78±14 64±17 61 ±35 53±23 0,53±0,01

Правши (п=5) 0,59±0,03 - К И 196±25 101±12- 74±20 46±4" 72±9 47±11* 0,64±0,02

Левши (п=5) 0,6±0,02 - К И 193*46 93±11" 64±8 48±20 63±24 49±10 0,63±0,05

Инверсия структурной асимметрии ВД приводит к усилению моторной асимметрии рыбок

п=10 0,57±0,03 0,66±0,03" к и 165±37 135±26 80±21 69±17 41±11 74±14" 0,51±0,03

Инверсия структурной асимметрии С и ЛД приводит к инверсии моторной асимметрии рыбок

п=10 0,56±0,03 0,35±0,05" к и 124±26 171126 60±17 82±21 70±11 71±10 0,44±0,02

Рыбки без левого глаза (естественная т равма)

Левша - 0,7 к и 131 114 41 20 46 47 0,55

Левша - 0,73 к и 102 85 46 39 23 52 0,49

Обозначения: ЭГ - энуклеация глаза, С - соматическая часть клетки, ЛД и ВЛ — латеральный и вентральный дендриты, соответственно, П и Л - правый и левый МН у интактных рыбок - амбидекстров, К и И - контралатеральный (левый у рыбок -правшей и правый у левшей) и ипсилатеральный к исходно предпочитаемой стороне поворотов МН. * - объемы достоверно отличаются от значений соответствующих объемов у контралатеральных МН (р<0.05). ** - КМА отличается от соответствующего значения до энуклеации (р<0.05).

симметричное соотношение объемов вентральных дендритов и структурная асимметрия тел и латеральных дендритов, в то время как у МН других рыбок, которые были до энуклеации амбидекстрами (п = 3), наблюдалась асимметрия размеров вентральных дендритов, инвертированная по отношению к структурной асимметрии других частей клеток.

Такое сходство структурных изменений МН у рыбок - амбидекстров после односторонней энуклеации с тем, что происходит при контра- и ипсилатеральной энуклеации у правшей и левшей, позволило объединить их в две общие группы рыбок: у одной группы моторная асимметрия после энуклеации зависит от асимметрии соматических частей и латеральных дендритов МН, а у другой группы инверсия вентральных дендритов ярко выражена по отношению к усиленной моторной асимметрии рыбки (см. таблицу). Проведенный в последующем корреляционный анализ позволил подтвердить наблюдаемые закономерности регуляции клеточного объема после зрительной деафферентации (рис. 6). В одной группе рыбок наблюдалась прямая зависимость активности МН от размера его сомы и латерального дендрита. В этом случае коэффициент корреляции (КК) между КМА рыбок и КСА их МН равен 0.84 (п=10), что соответствует значению КК у интактных рыбок (0.82, п=10). В другой группе корреляция моторной асимметрии рыбок с размерами их МН несущественна (КК = -0.38, п=9), зато наблюдается значительная реципрокная зависимость функции МН от размера его вентрального дендрита. Интересно, что в данном случае сходным образом реагирует и сома (КК = -0.68). Можно предположить, что в первом случае ведущую роль в управлении функцией МН берет на себя

латеральный дендрит, а во втором случае - вентральный дендрит, тогда как сома, в зависимости от ситуации, «подыгрывает» одному из дендритов.

Рис. 6. Корреляция между КСА отдельных частей МН и КМА рыбок после энуклеации глаза: 1 - контроль, интактные рыбки (п=10); 2 - предполагается ведущая роль латерального дендрита и сомы в управлении функцией МН (п=10); 3 -предполагается ведущая роль вентрального дендрита и сомы в управлении функцией МН (п=9). Темные столбики - КСА с, светлые столбики - КСАлд, заштрихованные столбики - КСАвд. По оси ординат - коэффициент корреляции.

Таким образом, усиление функционирования контралатерального к стороне удаления глаза МН может быть причиной или уменьшения размеров вентрального дендрита, или, наоборот, увеличения размеров латерального дендрита и сомы. О специфичности наблюдаемых структурных сдвигов, произошедших за относительно короткое время после операции (1 месяц), свидетельствуют сравнительные исследования МН рыбок, которые в результате травмы потеряли глаз в раннем возрасте, после выклева из икринок и попали в лабораторию фактически уже как одноглазые (см. таблицу). К этому времени все неспецифические реакции, связанные с травмой, исчезли, рыбки содержались в аквариуме совместно с интактными особями и ничем не отличались от них по поведению. Обе рыбки лишились левого глаза и стали ярко выраженными левшами. Видно, что у одной из них структурным коррелятом функционального сдвига было двукратное увеличение размеров латерального дендрита (КСАлд = 0,67), в то время как у другой таким признаком было двукратное уменьшение вентрального дендрита (КСАвд обр. = 0,69). Это дает основание предположить, что функциональная активность МН в одном случае возросла на основе механизма прямой регуляции латеральным дендритом, а в другом - на основе механизма реципрокной регуляции вентральным дендритом.

3. Влияние на МН зрительной деафферентации и последующей сенсорной стимуляции.

Данные показывают, что КОС рыбок после ипсилатеральной энуклеации (рис. 7А) приводит к возврату моторной асимметрии до исходного уровня, в то время как ИОС таких рыбок приводит к увеличению КМА, в некоторых случаях до 1,00. С другой стороны, КВС рыбок после контралатеральной энуклеации глаза (рис. 7Б) также возвращала моторную асимметрию рыбок к исходному состоянию. В то же время, суммируя данные, полученные с помощью ИВС, можно также предположить, что она возвращает моторную асимметрию энуклеированных рыбок в исходное состояние, однако малая выборка не позволяет сделать категорических заключений на этот счет. Из двух исследованных рыбок в одном случае КМА изменялся от 0,48 в интактном состоянии до 0,79±0,08 после энуклеации, а ИВС инвертировала моторную асимметрию до 0,36. Другая рыбка, проявляя увеличение КМА после энуклеации с 0,5 до 0,75±0,11, практически не реагировала на последующую ИВС (0,69). Это соответствует наблюдаемой реакции интактных рыбок на ИВС, в среднем не изменяющих предпочтения стороны поворотов после такого воздействия (0,59±0,04 до стимуляции и 0,59+0,15 после, п = 5), но реагирующих на стимуляцию индивидуально. Эти данные можно трактовать либо с позиций функциональной асимметричности вестибулярного аппарата, либо с учетом вовлечения в управление поворотами при

1 -г 0,91

яш и,о - ^ . Н__0,72,—

и в

-0.09 0,01

"^Г

КОС (п=6)

ИОС (п=4)

КВС (п=6)

ИВС

Рис. 7. Изменения моторной асимметрии золотых рыбок после энуклеации глаза и последующей оптокинетической (А) и вестибулярной стимуляции (Б). □ - до энуклеации, □ - через месяц после энуклеации, И - после стимуляции. По оси ординат - КМА рыбок. * - КМА достоверно отличается от соответствующего значения до стимуляции (р<0.05).

данном воздействии не известного фактора. Для выяснения этого вопроса необходимо провести специальные эксперименты с использованием ИВС рыбок.

Морфометрические данные анализа структуры МН рыбки - левши (исходный КМА = 0,56+0,05) после энуклеации левого глаза (КМА = 0,91+0,07) и последующей КОС (КМА = 0,55) показывают, что КСАс составил 0,53, КСАлд = 0,34, а КСАВД обр. = 0,62 (рис. 8А). Таким образом, в одном и том же нейроне прослеживается три структурных следа памяти: размеры тел нейронов коррелируют с изначальной моторной асимметрией; изменение размеров вентральных дендритов коррелирует с дополнительным усилением КМА, вызванным энуклеацией, за счет уменьшения размера правого дендрита. Наконец, видно существенное влияние инверсии ЛД на сглаживание КМА после КОС.

Аналогичные последовательные воздействия на рыбку - правшу сначала энуклеации правого глаза, а затем КОС (рис. 8Б) тоже выявили поэтапные изменения КМА, коррелирующие со структурными сдвигами в МН соответствующих участков. Так, КМА рыбки до операции был равен 0,55±0,08, и это состояние отражено в величине КСАс = 0,53, КМА рыбки после энуклеации сглаживался до значения 0,49+0,08, что соответствует изменению КСАЛд = 0,48, а инверсия КМА после КОС до значения 0,44 можно объяснить соответствующим изменением КСАВд = 0,44 как следа после КОС.

Анализ моторной асимметрии рыбки - левши до и после энуклеации левого глаза и последующей ИОС показал, что КМА этой рыбки от первоначального значения 0,56±0,05 изменялся до 0,70±0,08 после энуклеации и становился равным 1,00 после стимуляции. Морфометрический анализ МН этой рыбки тоже выявил в структуре МН следы последовательных физиологических воздействий (рис. 8В). КСАс составляет 0,54, КСАлд = 0,57, КСАВД обр. = 0,58. Все изменения в структуре направлены в одну сторону, на усиление функциональной активности правого МН. Можно предположить, что в данном случае наблюдается суммация эффектов, приводящая к значительному сдвигу КМА. Альтернативного объяснения этому эффекту мы не находим. Этот сложный для трактовки случай, характерный для большинства последовательных ипсилатеральных воздействий, усиливающих изначальную моторную асимметрию рыбок, требует дальнейших экспериментов с использованием новых, пока не разработанных подходов. В данное время более детальная расшифровка вклада изменений структуры в повышение функциональной активности МН невозможна.

Исследование морфометрических характеристик МН рыбки - левши (КМА = 0,6+0,09) после энуклеации правого глаза (КМА = 0,53±0,1) и последующей КОС (КМА = 0,35) (рис. 8Г) показывает, что изменения структурной асимметрии МН и их частей также совпадают со значениями моторной асимметрии. Так, КСАвд обр. = 0,65, что близко к КМА интактной рыбки, КСАЛд 0бР. составил 0,53, совпадая с КМА после энуклеации, а КСАс (0,38) совпал по значению с КМА после зрительной стимуляции.

Рис. 8. Объемная реконструкция МН различных рыбок после односторонней энуклеации глаза и разнонаправленной зрительной (А - Г) и вестибулярной стимуляции (Д - Е). Стрелки и указывают направление зрительной

стимуляции, а обозначает направление вращения рыбки при вестибулярной стимуляции. Прямые фигурные стрелки обозначают направление предпочитаемой стороны поворотов рыбки до и после энуклеации и после стимуляции (снизу вверх).

Исследования морфометрических характеристик МН рыбок после энуклеации глаза и последующей КВС также выявили последовательные структурные сдвиги, отвечающие за каждое из измененных функциональных состояний. КМА рыбки -амбидекстра, МН которой представлены в качестве примера данного воздействия (рис. 8Д), изменился от 0,53±0,05 в интактном состоянии (рассчитано по левым поворотам) до 0,30±0,13 после энуклеации правого глаза и увеличился (0,65) после КВС. Другими словами, рыбка, ставшая правшой после энуклеации глаза, опять стала левшой после стимуляции, будучи вынуждена во время вращения барабана все время поворачиваться влево для удержания равновесия. То есть у этой рыбки правый МН стал функционально доминантным, и возможным структурным коррелятом такого изменения может быть структурная асимметрия латеральных дендритов (КСАлдовр. = 0,61). Структурная асимметрия соматических частей, в свою очередь, по-видимому, отвечает за моторную асимметрию рыбки после энуклеации (КСАс обр. = 0,33). Учитывая, что редуцированный вентральный дендрит также «работает» на усиление активности правого МН (КСАВд = 0,71), представлялось возможным перекрестно сложить объемы левого латерального и правого вентрального дендритов, сравнивая

их с объемами противоположных дендритов. Действительно, значение КСАЛд+вд в таком случае составляет 0,66, что совпадает с КМА рыбки (0,65) после стимуляции, подтверждая правильность такого подхода.

Исследование моторного поведения рыбки - амбидекстра после энуклеации левого глаза выявило сдвиг КМА с 0,50±0,05 в интактном состоянии до 0,75+0,11 после операции и 0,69 после ИВС (рассчитано по левым поворотам). Структурным следом (рис. 8Е) повышенной активности правого нейрона по сравнению с левым после энуклеации глаза может быть сильно редуцированный вентральный дендрит (КСАВд обр. = 0,86, что соответствует КМА рыбки после операции). В то же время, структурные изменения латеральных дендритов и соматических частей МН говорят в пользу того, что правый МН должен быть ослаблен, несмотря на влияние вентрального дендрита. Возможно, из-за этого КМА после стимуляции несколько снижается. Возможно также, что данные изменения отражают особенности поведения данной рыбки непосредственно перед ИВС (КМА составлял 0,5). В любом случае, единственным объяснением сохраненной моторной асимметрии рыбки после стимуляции пока может служить лишь значительная структурная асимметрия вентральных дендритов, эффект от которой, видимо, превышает эффект от латерального дендрита и сомы.

Таким образом, исследования МН на гистологическом уровне выявили закономерные сдвиги в структуре нейронов и их частей, связанные с изменением афферентного притока от разных сенсорных органов и ответственные за соответствующие предшествующие изменения интегральной активности МН, последовательно отражавшиеся в моторной асимметрии рыбок. Убедиться в вовлечении синаптических окончаний соответствующих нервных путей от зрительного и статоакустического аппаратов в организацию определенного естественного поведения рыбки, помогли ультраструктурные исследования. С их помощью выявлены детали взаимодействия зрительного и статоакустического входов с вентральным и латеральным дендритами МН, ускользающие при гистологическом изучении из-за низкого разрешения световой микроскопии.

4. Ультраструктурное исследование МН золотых рыбок, подвергнутых односторонней энуклеации.

Ультраструктура МН интактной рыбки - правши представлена на рис. 9. Видно, что афферентные синаптические окончания статоакустического нерва на латеральных дендритах левого (доминантного) и правого (субдоминантного) МН имеют интактный вид и представлены главным образом возбуждающими химическими и смешанными синапсами (см. рис. 9А и Б). Цитоскелет латеральных дендритов обоих МН умеренно рыхлый, гладкий эндоплазматический ретикулум выражен слабо и представлен слегка набухшими вакуолями и редкими цистернами различного размера и формы. Афферентные синаптические нервные окончания, приходящие из тектума на вентральные дендриты левого и правого МН (рис. 9В и Г), также имеют интактную ультраструктуру и похожи друг на друга. Плотность цитоскелета левых и правых вентральных дендритов, а также латеральных дендритов и соматических частей одинакова. В ультраструктуре синапсов, цитоскелета и ретикулума не обнаружено выраженных признаков функциональной асимметрии МН, обусловливающей моторную асимметрию интактной рыбки.

После ипсилатеральной энуклеации глаза в ультраструктуре МН (рис. 10) выявлены существенные отличия от МН интактных рыбок. На вентральных дендритах МН, расположенных контралатерально к стороне энуклеации, обнаруживаются многочисленные запустевшие дегенерирующие синапсы. Они, как правило, лишены митохондрий, активные зоны и десмосомоподобные контакты в них практически не идентифицируются (рис. 10В). В то же время, синаптические бутоны на вентральном дендрите противоположного МН, не затрагиваемого операцией, сохраняют интактный вид (рис. ЮГ). Наблюдаются также ультраструктурные различия между правыми и

Рис. 9. Ультраструктура поверхности МН (трехмерную реконструкцию см. на рис. 1) с афферентными синапсами у интактной рыбки - правши (КМА = 0,64±0,09). А -участок латерального дендрита левого МН; Б -участок латерального дендрита правого МН; В -участок вентрального дендрита левого МН; Г-участок вентрального дендрита правого МН.

Рис. 10. Ультраструктура поверхности МН с афферентными синапсами после энуклеации правого глаза у рыбки - правши (трехмерная реконструкция и значения КМА представлены на рис. 5А): А - участок латерального дендрита левого МН; Б - участок латерального дендрита правого МН; В - участок вентрального дендрита левого МН; Г - участок вентрального дендрита правого МН. Д-Е - цитоскелет в вентральных дендритах после энуклеации: в левом ВД (Д) он заметно более уплотнен, чем в правом ВД (Е). Обозначения: с -афферентные синапсы, д - дендрит МН; масштабная линейка на рис. 9, 10А-Г - 1 мкм, на рис. 10Д-Е - 0,5 мкм.

левыми латеральными дендритами. Химические и смешанные синапсы на латеральном дендрите деафферентированного МН имеют интактный вид (рис. 10А). А вот синапсы на латеральном дендрите МН, расположенного на оперированной стороне, выглядят структурно частично запустевшими и имеют явные следы усиленного функционирования, в деталях описанные ранее (Мошков, 1985). Синаптические везикулы в них собираются в цепочки, направленные из глубины бутонов, и группируются вблизи активных зон, митохондрии набухают, теряют часть крист, в просветленном матриксе появляются темные включения (рис. 10Б). В то же время цитоскелет в обоих латеральных дендритах остается интактным и не различается между собой. Цитоскелет же в вентральных дендритах заметно перестраивается. Так, в вентральном дендрите правого МН (на оперированной стороне) он сохраняет интактный вид (рис. 10Е), а в левом МН заметно уплотняется за счет более строгой ориентации и уменьшения расстояния между филаментами (рис. 10Д). Отметим как структурный неспецифический признак, связанный с операцией, -сильную пролиферацию в обоих дендритах правого и левого МН поперечно расположенных цистерн гладкого ретикулума.

Таким образом, ультраструктурными исследованиями установлено, что энуклеация глаза рыбок вызывает на вентральном дендрите контралатерального МН избирательную дегенерацию синапсов, являющихся по этому признаку не функционирующими зрительными афферентными окончаниями. Вместе с тем, их дисфункция каким-то образом приводит к усилению интегральной функциональной активности МН. Прояснить этот феномен помогли исследования с использованием фармакологического подхода.

5. Исследования влияния серотонергической синаптической передачи на интегральную функциональную активность МН.

Было установлено, что аппликация на МН высокоэффективного антагониста 5НТ3-(серотониновых) рецепторов, ондансетрона, существенно, в среднем, до 70% усиливает функциональную активность МН (рис. 11 А) при измерении активности в прямолинейном канале и на 40% при оценке в кольцевой камере. Сочетание аппликации блокатора с длительной зрительной стимуляцией показывает, что на протяжении первых 2 - 3-х часов, в период эффективного действия препарата, действие блокады рецепторов и истощения зрительных синапсов в результате интенсивной стимуляции, суммируется. В результате интегральная функциональная активность МН оказывается выше, чем после стимуляции самой по себе (рис. 11 А).

| Аппликация_

До апппикацш Перед КОС 2 ч. КОС 4 ч. КОС 6 ч. КОС

—♦—Контроль (штатные рыбки, п=4) —И— Ондансетрон (п=6) —зА-—Серотонин (п=6)

Рис. 11. Влияние серотонергической передачи на интегральную активность МН. А -функциональная активность МН, представленная процентным выражением подвижности рыбок по отношению к подвижности тех же рыбок до воздействия (к контролю), после аппликации и последующей КОС. В - аппликация физраствора (п=6), Н - аппликация ондансетрона (п=6), □ - аппликация серотонина (п=6). Звездочка -достоверное изменение функциональной активности МН по сравнению со значением до аппликации. Б - влияние серотонина и ондансетрона на моторную асимметрию рыбок и ее динамику в ходе КОС (по оси ординат - КМА рыбок).

Напротив, аппликация серотонина оказывает сильное угнетающее воздействие на функциональную активность МН. В течение первого часа после аппликации двигательная активность рыбок падает с 8,2±1,6 поворотов в минуту (пов./мин) до 1,6±0,9 пов./мин (п=9). Характерно, что при этом наблюдается обострение моторной асимметрии - эффект, противоположный действию ондансетрона, сглаживающего асимметрию (рис. 11 Б). Однако этот эффект может представлять собой артефакт, являющийся следствием очень низкой двигательной активности рыбок. Дальнейшее тестирование части подопытных рыбок показало, что активность их МН восстанавливается (3,3±2,8 пов./мин через 2 часа, п=4; 4,5±2,6 через 3 часа, п=5 и 7,7+3,3 через 6 часов, п=3). Другую группу рыбок после аппликации серотонина подвергали зрительной стимуляции, которая значительно увеличивает активность МН

после воздействия серотонина. Таким образом, полученные данные могут свидетельствовать о вовлечении серотонергической нейротрансмиттерной системы МН в регуляцию зрительной афферентной сигнализации и о реципрокном ее влиянии на интегральную активность нейрона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

О клеточных механизмах регуляции структуры и функции нейронов, играющих центральную роль в организации поведения животных и психики человека, с помощью дендритов под воздействием изменения активности разных афферентных входов известно мало (Bekkers and Hausser, 2007; Emoto, 2008). Сложность идентификации индивидуальных изменений в отдельных нейронах, воспринимающих сенсорную информацию и обрабатывающих ее в виде интегративного сигнала, используемого для формирования адекватного поведения, не позволяет решать эту проблему не только на целостном мозге, но даже в ограниченных его локусах (Frégnac, 1998; Davison and Frégnac, 2006). До настоящего времени специфических перестроек или структурных следов памяти в индивидуальных нейронах здорового мозга при чувственных восприятиях внешних стимулов, способных приводить к адаптации и обучению, найти не удалось. На этом основании большинство исследователей склоняется к мысли, что морфология дендритов структурно консервативна, генетически предопределена на микроскопическом уровне и поддерживается внутренним гомеостазом (Samsonovich and Ascoli, 2006), а нейроны регулируют свою функцию преимущественно с помощью синаптической пластичности (Гайнутдинов и др., 2011). Поэтому структурные исследования различных компенсаторных механизмов, реализуемых на уровне нейронов, особенно если они проспеживаются и на системном уровне, проявляясь в поведении, остаются актуальными. Им и посвящена данная работа, проведенная на МН золотой рыбки. Полученные нами данные свидетельствуют, что в одном и том же индивидуальном МН различные воздействия со стороны сенсорных органов, главным образом, вестибулярного аппарата, иннервирующего латеральные дендриты, и зрения, воздействующего на вентральные дендриты, вызывают различные стойкие изменения, причем, противоположным образом коррелирующие с интегральным функциональным состоянием. Существенно, что на их основании можно судить о механизмах, обусловливающих функциональные сдвиги. Известно, что верхняя часть МН (тела и латеральные дендриты) контролируется статоакустическими входами, представляющими собой многочисленные синаптические афферентные окончания, покрывающие поверхность обоих нейронов и имеющие преимущественно глутаматергическую и дофаминергическую природу (Korn and Faber, 2005). Эксперименты последних лет дают убедительные доказательства того, что эти нейротрансмиттеры изменяют размер нейрона в целом и индивидуальных дендритов, действуя по принципу прямой связи через взаимодействие с актином цитозопя. Во-первых, на это указывают данные по адаптации МН, свидетепьствующие о зависимости их структуры и функции от агрегатного состояния актинового компонента цитоскелета (Михайлова и др., 2006; Tiras et al., 2004а; Цаппина и др., 2009). Во-вторых, такая же зависимость выявлена при аппликации на МН веществ, специфически взаимодействующих с актином (Тирас и др., 20046; 2006), а также с глутаматом и дофамином in vitro и in vivo (Безгина и др., 2006; Павлик и др., 2008; Мошков и др., 2010). В-третьих, подобные результаты получены на ультраструктурном уровне при изучении длительной потенциации и длительной депрессии синаптической передачи на МН (Moshkov et al., 1998), также контролируемых производными актинового цитоскелета в синапсах, так называемыми десмосомоподобными контактами (Moshkov et al., 1998; Мошков и др., 2003; Pavlik et al., 2005; Тирас и др., 2006). Таким образом, поддержание морфофункциональной стабильности МН на клеточном и субклеточном уровнях и ее сдвиг в ту или иную сторону прямо

реализуется через взаимодействие МН с глутаматом и дофамином и зависит одновременно от состояния цитозольного актина, которое изменяется под действием этих двух нейротрансмиттеров. В нашей работе такая регуляция проявляется после статоакустической денервации латерального дендрита. Размеры его в отсутствие афферентного притока значительно увеличиваются, что согласуется с имеющимися свидетельствами на этот счет (Tripodi et al., 2008). Такая же закономерность наблюдается при вестибулярной стимуляции, уменьшающей размер одного из МН и снижающей его активность за счет частичного разрушения цитоскелета (Либерман и ДР., 2008).

Что касается вентрального дендрита, то о механизме его влияния на интегральную активность МН ничего не было известно, кроме того, что превалирующее влияние на него оказывает другой нейротрансмиттер - серотонин (Korn and Faber, 2005). Полученные данные внесли определенную ясность в этот вопрос. В проведенной работе обнаружены следующие факты. Во-первых, после энуклеации глаза вдоль всего ствола вентрального дендрита МН выявлены запустевшие синапсы, что, безусловно, связано с перерезкой зрительного нерва и является структурным признаком постоперационной дегенерации по светлому типу (Боголепов, 2010). Эти данные говорят в пользу того, что синаптические окончания зрительного афферентного входа распространены диффузно по всей поверхности дендрита, а не на дистальных его веточках, как выявлено ранее с помощью гистохимической реакции на МН взрослой золотой рыбки (Zottoli et al., 1987). Расхождения наших и прежних данных, возможно, связаны с различием применяемых методик, но также могут объясняться различным возрастом рыбок. Существенно, что похожий структурный эффект обнаруживается и на вентральных дендритах МН рыбок после контралатеральной оптокинетической стимуляции, аналогично энуклеации атрофирующей вентральный дендрит и изменяющей моторную асимметрию рыбки (Штанчаев и др., 2007а; б; Михеева и др., 2011). Оба эти факта свидетельствуют о принадлежности запустевших синапсов к возбуждающему зрительному афферентному входу. Дисфункция этих синапсов в обоих случаях оказывает одинаковый функциональный эффект на МН, увеличивая его активность, то есть, действует по принципу отрицательной обратной связи. Ранее было установлено, что активация серотонергических синапсов облегчает высвобождение глицина из химических тормозных синапсов МН (Petrov et al., 1991; Mintz et al., 1989;).Серотонергическая система мозга играет большую роль в регуляции поведения животных (Gromova, 1988; Семенова, 1992; Semenova and Ticku, 1992). Нами показано, что блокада (дисфункция) серотонергической системы МН усиливает функциональную активность МН, а аппликация серотонина подавляет ее. Ранее было показано, что аппликация на МН киоторфина, агониста серотонина (Kolaeva et al., 2000), также, угнетает МН. То есть обнаруживается точно такое же реципрокное влияние серотонина на функцию МН, как и денервации или стимуляции, отмеченное также и при его регуляции высших нервных функций у млекопитающих (Semenova, 1997; Семенова, 2004). Все это дает основание предполагать, что дегенерирующие синапсы, наблюдаемые нами на вентральном дендрите МН после зрительной деафферентации, имеют серотонергическую природу, и что реципрокная взаимосвязь функции МН и структуры вентрального дендрита основана на синаптическом механизме. Важно отметить, что цитоскелет в дендроплазме при этом не разрушается, а напротив, уплотняется, опять же противоположно тому, что наблюдается в других отделах того же нейрона. Механизм взаимодействия серотонина и глицина с цитозольным актином или актином синаптических контактов вентрального дендрита МН остается неизвестным и представляется перспективным для дальнейших специальных комплексных исследований.

а также раскрывают причину специфического действия односторонней энуклеации на поведенческую моторную асимметрию рыбок и структуру их маутнеровских клеток. В нейрофизиологическом плане уменьшение вентрального дендрита, выступая первичным звеном в цепи перестройки поведения, усиливает функциональную активность МН, сдвигает моторную асимметрию рыбки и тем самым компенсирует одностороннюю потерю зрения.

ВЫВОДЫ

1. Вскрыт компенсаторный механизм управления поведением золотой рыбки после прекращения зрительного афферентного притока в одно полушарие мозга за счет увеличения функциональной активности МН в одних случаях благодаря уменьшению объема его вентрального дендрита, а в других - увеличению размеров сомы и латерального дендрита.

2. Энуклеация глаза вызывает дегенерацию синапсов на стволе вентрального дендрита МН, свидетельствующую о локализации зрительного возбуждающего афферентного входа по всей поверхности дендрита.

3. Данные по реципрокному влиянию аппликации на МН блокатора серотонергической передачи самого по себе и в сочетании с длительной зрительной стимуляцией, а также серотонина, позволяют предположить, что в механизм реципрокной регуляции активности МН вовлечены серотонергические синапсы.

4. Выявлено, что энуклеация глаза вызывает локальное уплотнение цитоскелета в денервированном вентральном дендрите, в то время как цитоскелет в других частях этого же нейрона как и цитоскелет во всех локусах зеркально расположенного МН не изменяется. Это предполагает определенную автономность реакции цитоскелета на локальное воздействие афферентного входа и, по-видимому, разное его участие в структурообразовании и функциональном вкладе разных дендритов.

5. Последовательные воздействия на разные афферентные входы вызывают сдвиги функциональной активности МН, каждый из которых оставляет свой след в структуре отдельных частей МН, что свидетельствует об относительно автономном вкладе различных частей нейрона в его интегральную функцию.

Список публикаций по теме диссертации Статьи в рецензируемых журналах:

1. Г.З. Михайлова, Н.Р. Тирас, Е.Е. Григорьева. Д А. Мошков, «Изменения моторной асимметрии золотой рыбки при адаптации к эффектам ротационной стимуляции», Нейрофизиология/ Neurophysiology, т. 37, № 5/6, стр. 432-442 (2005).

2. Г.З. Михайлова, Н.Р. Тирас, В.Д. Павлик, И.М. Санталова, Е.Е. Григорьева, Д А. Мошков, «Морфологтческие характеристики маутнеровских нейронов золотых рыбок с измененной асимметрией моторного поведения». Нейрофизиология/ Neurophysiology, т.38, №1, стр. 18-31 (2006).

3. Dmitry A, Moshkov, Gulnara Z. Mikhailova, Ekaterina E. Griqorieva. Rashid S. Shtanchaev, «Role of different dendrites in the functional activity of the central neuron controlling goldfish behavior», Journal of Integrative Neuroscience, vol. 8, № 4, pp. 441-451 (2009).

4. Е.Е. Григорьева. Р.Ш. Штанчаев, Г.З. Михайлова, Н.Р. Тирас, Д.А. Мошков, «Изменения моторной асимметрии золотых рыбок и структуры их маутнеровских нейронов, обусловленные односторонней зрительной депривацией», Нейрофизиология/ Neurophysiology, т. 42, № 3, стр. 225-237 (2010).

5. Е.Е. Григорьева. Р.Ш. Штанчаев, Г.З. Михайлова, Н.Р. Тирас, Д.А. Мошков, «Корреляция размеров отдельных частей маутнеровского нейрона золотой рыбки с его интегральной функцией после энуклеации глаза», Морфология, т.138, №6, стр.10-15 (2010).

6. И.Б. Михеева, Н.Ю. Цаплина, Е.Е. Григорьева, E.H. Безгина, Р.Ш. Штанчаев, Г.З. Михайлова, Н.Р. Тирас, Д.А. Мошков, «Ультраструктура маутиеровских нейронов при оптокинетической стимуляции и энуклеации глаза», Морфология, т. 139, №3, с. 30-35 (2011)

Статьи в сборниках:

1. Г.З. Михайлова, Н.В. Орешкин, Р.Ш. Штанчаев, Е.Е. Григорьева. Е.Б. Баландина, Д.А. Мошков, Н.Р. Тирас, «Морфофункциональное исследование правого и левого маутнеровских нейронов в связи с моторной асимметрией золотых рыбок», в сб.: «Проблемы нейрокибернетики» (материалы 14-ой Международной конференции по нейрокибернетике), Ростов-на-Дону, ООО «ЦВВР», т. 2, стр. 253-257 (2005).

2. Е.Е. Григорьева. Р.Ш. Штанчаев, Г.З. Михайлова, Н.Р. Тирас, Д.А. Мошков, «Избирательное влияние односторонней энуклеации глаза мальков золотой рыбки на структуру и функцию их Маутнеровских нейронов», в сб. материалов XV международной конференции по нейрокибернетике, Ростов-на-Дону, ЮФУ, т.1, стр. 47 (2009).

3. Д.А. Мошков, Г.З. Михайлова, Е.Е. Григорьева. Р.Ш. Штанчаев, H.A. Коканова, «Роль разных дендритов индивидуальных маутнеровских нейронов в управлении моторной асимметрией золотой рыбки», в сб.: Фундаментальные проблемы науки (труды научной сессии НИЯУ МИФИ-2010), М.: НИЯУ МИФИ, т.З, стр.198-203 (2010).

4. Е.Е. Григорьева. Г.З. Михайлова, Р.Ш. Штанчаев, «Регуляция активности деафферентированных нейронов на фоне сенсорных нагрузок», в сб. трудов XIII Всероссийской научно-технической конференции «Нейроинформатика-2011», М: НИЯУ МИФИ, часть 1, стр. 209-217 (2010).

Тезисы:

1. Н.Р. Тирас, Г.З. Михайлова, Е.Б. Баландина, Е.Е. Григорьева. Р.Ш.Штанчаев, Д.А. Мошков, « Маутнеровские нейроны как модельные объекты для исследования нейродегенеративных заболеваний», в сб.: Нейронауки: теоретичн!' та клНчж аспекти, ДонДМУ, т.1, №1, стр. 119-120 (2005).

2. Е.Е. Григорьева, Р.Ш. Штанчаев, Г.З. Михайлова, «Структурные механизмы управления функциональной активностью маутнеровских нейронов золотой рыбки», в сб. тезисов III Всероссийского с международным участием конгресса студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз-Россия 2010», Нижний Новгород, стр.126 (2010).

3. Е.Е. Григорьева. «Роль индивидуальных дендритов в регуляции функциональной активности центральных нейронов», в сб. тезисов конкурса работ молодых ученых, аспирантов и магистрантов «Экспериментальная и теоретическая биофизика '10», Пущино, стр.13-14 (2010).

4. Е.Е. Григорьева, «Проявление пластичности нейронов при их частичной деафферентации и дополнительных сенсорных нагрузках», в сб.: «Биология-наука XXI века» (материалы 15-й Международной Путинской школы-конференции молодых ученых), ГП Серпуховская типография, стр. 157 (2011).

5. Е.Е. Григорьева. Р.Ш. Штанчаев, Г.З. Михайлова, «Сохранение структурных памятных следов последовательных изменений функции индивидуальных центральных нейронов», в сб.тезисов Vll-ro международного междисциплинарного конгресса «Нейронаука для медицины и психологии», Судак, стр. 137-138 (2011).

Работа поддержана грантами РФФИ № 05-04-48839а и № 09-04-00451а, поддержки научных школ НШ № 4981.2006.4 и Na 217.2008.4 и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» Госконтракт № 02.740.11.0301.

Подписано в печать:

01.11.2011

Заказ № 6184 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11 -й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Григорьева, Екатерина Евгеньевна

ВЫВОДЫ

1. Вскрыт компенсаторный механизм управления поведением золотой рыбки после прекращения зрительного афферентного притока в одно полушарие мозга за счет увеличения функциональной активности МН в одних случаях благодаря уменьшению объема его вентрального дендрита, а в других — увеличению размеров сомы и латерального дендрита.

3. Данные по реципрокному влиянию аппликации на МН блокатора серотонергической передачи самого по себе и в сочетании с длительной зрительной стимуляцией, а также серотонина, позволяют предположить, что в механизм реципрокной регуляции активности1 МН вовлечены серотонергические синапсы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

О клеточных механизмах регуляции структуры и функции нейронов, играющих центральную роль в организации поведения животных и психики человека,: с помощью дендритов под воздействием изменения активности разных афферентных входов известно мало (Bekkers and: Hausser, 2007; Emoto, 2008): Сложность идентификации индивидуальных- изменений в отдельных нейронах, воспринимающих сенсорную информацию и обрабатывающих ее в? виде интегративного сигнала, используемого для- формирования адекватного поведения; не позволяет решать эту проблему не только1 на целостном мозге, но даже в ограниченных,его noKycax (Fregnac, 1998; Davison and;Fregnac, 2006). До настоящего времени специфических перестроек или- структурных следов; памяти в индивидуальных нейронах здорового^ мозга; при чувственных восприятиях внешних стимулов, способных приводить к адаптации и обучению, найти не удалось. Hal этом основании большинство исследователей склоняется к мысли, что5 морфология дендритов структурно консервативна,. генетически- предопределена на. микроскопическом- уровне и, поддерживается, внутренним- гомеостазом (Samsonovich and Ascoli, 2006), а нейроны регулируют свою' функцию преимущественно с :помощью синаптической пластичности (Гайнутдинов и; др., 2011). Поэтому структурные исследования- различных компенсаторных механизмов, реализуемых на уровне нейронов, особенно если они прослеживаются и на системном- уровне, проявляясь в поведении, остаются; актуальными. Им и посвящена данная работа, проведенная на МН золотой рыбки. Полученные нами; данные свидетельствуют, что в одном и том же индивидуальном МН различные воздействия со стороны сенсорных органов, главным: образом, вестибулярного аппарата; иннервирующего латеральные дендриты, и зрения, воздействующего на вентральные дендриты, вызывают различные стойкие изменения, причем, противоположным образом коррелирующие с интегральным функциональным состоянием. Существенно, что на их основании* можно судить о механизмах, обусловливающих функциональные сдвиги. Известно, что верхняя часть МН (тела и латеральные дендриты) контролируется статоакустическими входами, представляющими собой многочисленные синаптические афферентные окончания; покрывающие поверхность обоих нейронов и имеющие преимущественно глутаматергическую и дофаминергическую природу (Korn and Faber, 2005). Эксперименты«последних лет дают убедительные доказательства того, что эти нейротрансмиттеры. изменяют размер1 нейрона в целом и индивидуальных дендритов, действуя по принципу прямой связи через взаимодействие с актином цитозоля. Во-первых, на это указывают данные* по адаптации МН, свидетельствующие о зависимости их структуры и функции от агрегатного состояния актинового компонента цитоскелета (Михайлова и др., 2006; Tiras et al., 2004а; Цаплина и др., 2009). Во-вторых, такая же зависимость выявлена при аппликации' на МН' веществ, специфически взаимодействующих с актином (Тирас и др., 20046; 2006), а также с глутаматом и дофамином in vitro и in vivo (Безгина и др., 2006; Павлик и др., 2008; Мошков и др., 2010). В-третьих, подобные результаты получены на ультраструктурном уровне при изучении длительной потенциации и длительной депрессии синаптической передачи на МН (Moshkov et al., 1998), также контролируемых производными актинового цитоскелета в синапсах, так называемыми десмосомоподобными контактами (Moshkov et al., 1998; Мошков и др., 2003; Pavlik et al., 2005; Тирас и др., 2006). Таким образом, поддержание морфофункциональной стабильности МН на клеточном и субклеточном уровнях и ее сдвиг в ту или иную сторону прямо реализуется через взаимодействие МН с глутаматом и дофамином и зависит одновременно от состояния цитозольного актина, которое изменяется под действием этих двух нейротрансмиттеров. В нашей работе такая регуляция проявляется после статоакустической денервации латерального дендрита. Размеры его в отсутствие афферентного притока значительно увеличиваются, что согласуется с имеющимися свидетельствами на этот счет (Tripodi et al., 2008). Такая же закономерность наблюдается при' вестибулярной стимуляции, уменьшающей размер одного из МН и снижающей его активность за счет частичного разрушения цитоскелета (Либерман и др:, 2008).

Что касается, вентрального дендрита, то о механизме его влияния на интегральную активность МН ничего не было известно, кроме того, что превалирующее влияние на него оказывает другой'нейротрансмиттер -серотонин (Korn and Faber, 2005). Полученные данные внесли определенную ясностью этот вопрос. В проведенной работе обнаружены следующие факты. Во-первых, после энуклеации.глаза вдоль всего ствола вентрального дендрита МН выявлены запустевшие синапсы, что, безусловно, связано с перерезкой зрительного нерва и является структурным признаком постоперационной дегенерации по светлому типу (Боголепов, 2010). Эти данные говорят в пользу того, что синаптические окончания зрительного афферентного входа распространены диффузно по всей поверхности дендрита, а не на дистальных его веточках, как выявлено ранее с помощью гистохимической реакции на МН взрослой золотой рыбки (Zottoli et al., 1987). Расхождения- наших и прежних данных, возможно, связаны с различием применяемых методик, но также могут объясняться различным возрастом рыбок. Существенно, что похожий структурный эффект обнаруживается и на вентральных дендритах МН рыбок после контралатеральной оптокинетической стимуляции, аналогично энуклеации атрофирующей вентральный дендрит и изменяющей моторную асимметрию рыбки (Штанчаев и др., 2007а;б; Михеева и др., 2011). Оба эти факта свидетельствуют о принадлежности запустевших синапсов к возбуждающему зрительному афферентному входу. Дисфункция этих синапсов в обоих случаях оказывает одинаковый функциональный эффект на МН; увеличивая его активность, то есть, действует по принципу отрицательной обратной связи. Ранее было установлено, что активация серотонергических синапсов облегчает высвобождение глицина из химических тормозных синапсов МН (Petrov et al., 1991; Mintz et al., 1989;).Серотонергическая система мозга играет большую роль в регуляции поведения животных (Gromova, 1988; Семенова, 1992; Semenova and Ticku, 1992). Нами'показано, что блокада (дисфункция) серотонергической системы МН усиливает функциональную активность МН, а аппликация серотонина подавляет ее. Ранее было показано, что аппликация на МН киоторфина, агониста серотонина (Kolaeva et al., 2000), также, угнетает МН. То есть обнаруживается точно такое же реципрокное влияние серотонина на функцию МН, как и денервации или стимуляции, отмеченное также и при его, регуляции высших нервных функций у млекопитающих (Semenova, 1997; Семенова, 2004). Все это дает основание предполагать, что дегенерирующие синапсы, наблюдаемые нами на вентральном дендрите МН после зрительной деафферентации, имеют серотонергическую природу, и что реципрокная- взаимосвязь функции МН и структуры вентрального дендрита основана на синаптическом механизме. Важно отметить, что цитоскелет в дендроплазме при этом не разрушается, а напротив, уплотняется, опять же противоположно тому, что наблюдается в других отделах того же нейрона. Механизм взаимодействия серотонина и глицина с цитозольным актином или актином синаптических контактов вентрального дендрита МН остается неизвестным и представляется перспективным для дальнейших специальных комплексных исследований.

Результаты данной работы показывают, насколько важную роль играет зрительная афферентация МН, представленная исключительно тектальными входами на вентральный дендрит, в поддержании функциональной латерализации золотых рыбок, а также раскрывают причину специфического действия односторонней энуклеации на поведенческую моторную асимметрию рыбок и структуру их маутнеровских клеток. В нейрофизиологическом плане уменьшение вентрального дендрита, выступая первичным звеном в цепи перестройки поведения, усиливает функциональную активность МН, сдвигает моторную асимметрию рыбки и тем самым компенсирует одностороннюю потерю зрения.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Григорьева, Екатерина Евгеньевна, Пущино

1. Безгина E.H., Мошков Д.А., Никитин В.А, Савельева JI.H., Утешев В.К. Морфогенез маутнеровских нейронов головастиков шпорцевой лягушки в условиях ранней односторонней энуклеации глаза. -Морфология, 1999, т. 115, №3, с. 49-52.

2. Безгина E.H., Мошков Д.А., Савельева JI.H., Никитин В.А, Утешев

3. B.К., Леднева В.Н. Реакция эндоплазматического ретикулума на частичную денервацию маутнеровских нейронов головастиков шпорцевой лягушки. Цитология, 2000, т. 42, № 5, с. 508-515.

4. Безгина E.H., Павлик JI.JI., Михайлова Г.З., Тирас Н.Р., Удальцов

5. C.Н., Шубина B.C., Мошков Д.А. Морфофункциональные эффекты аппликации глутамата и дофамина на маутнеровские нейроны золотой рыбки. Нейрофизиология/Neurophysiology, 2006, т.38, №5, с.411-421.

6. Боголепов H.H. Современные проблемы синапсоархитектоники мозга. Морфологические ведомости, 2010, № 1, с. 7-12.

7. Гайнутдинов X. JI., Андрианов В.В., Гайнутдинова Т.Х. Изменение возбудимости нейрональной мембраны как клеточный механизм обучения и памяти. Успехи физиологических наук, 2011, т. 42, №1, с. 33-52.

8. Гусельников В.И., Логинов Б.В. Зрительный анализатор рыб. М: изд-во Московского ун-та, 1976, 152 с.

9. Карпук Н.И., Орешкин Н.В., Михеева И.Б., Штанчаев Р.Ш., Павлик Л.Л., Мошков Д.А. Электрическая активность маутнеровских нейронов мальков золотой рыбки in vitro. Нейрофизиология/Neurophysiology, 2004, т.36, №4, с. 288-296.

10. Кибяков A.B. Химическая передача возбуждения. М.-Л: Наука, 1964.

11. Косицын Н.С. Микроструктура дендритов и аксодендритических связей в центральной нервной системе. М.: Наука, 1976, 198 с.

12. Кэндел Э. Клеточные основы поведения. М.:Мир, 1980

13. Либерман Е.А., Минина C.B., Мошков Д.А., Санталова И.М., Чистопольский И.А., Шкловский-Корди Н.Е. Экспериментальная проверка роли цитоскелета в решении нейроном задач, стоящих перед мозгом животного. Биохимия, 2008, т. 73, №4, с. 587-591.

14. Михайлова Г.З., Павлик В.Д., Тирас Н.Р., Мошков Д.А. Корреляция размеров маутнеровских нейронов с предпочтением золотых рыбок поворачиваться вправо или влево. — Морфология, 2005, т.37, №1, с.52-60.

15. Михеева И.Б., Тирас Н.Р.; Мошков Д.А. и др. Десмосомоподобные контакты как мишени действия яда скорпиона. — Цитология, 2000, т. 42, № 7, с. 635-646.

16. Михеева И.Б., Цаплина Н.Ю., Григорьева Е.Е., Безгина Е.Н., Штанчаев Р.Ш., Михайлова Г.З., Тирас Н.Р., Мошков Д.А. Ультраструктура маутнеровских нейронов при оптокинетической стимуляции и энуклеации глаза. Морфология , 2011, т. 139, №3, с. 30-35.

17. Мошков Д.А. Адаптация и ультраструктура нейрона. М.: Наука, 1985, 200с.

18. Мошков Д.А., Павлик JI.JL, Шубина B.C., Парнышкова Е.Ю., Михеева И.Б. Цитоскелетная регуляция клеточной функции дофамином. Биофизика, 2010, т. 55, №5, с. 850-856.

19. Павлик JI.JL, Тирас Н.Р., Мошков Д.А. Актин в маутнеровских нейронах золотых рыбок после обработки фаллоидином и адаптации к длительной стимуляции. Цитология, 1997, т. 39, №12, с. 11091115.

20. Павлик JI.JI., Тирас Н.Р., Шодина И.Б. и др. Изменения актинового цитоскелета маутнеровских нейронов золотой рыбки после длительной стимуляции. Цитология, 1997а, т. 39, №7, с. 546-551.

21. Павлик JI.JL, Тирас Н.Р., Пахотина И.Д. и др. Влияние цитохалазина D на структуру смешанных синапсов и их электротоническую проводимость. Цитология, 1999, т. 417, с. 590-597.

22. Павлик JI.JI., Тирас Н.Р., Мухтасимова Н.Ф. и др. Участие актина в электротонической проводимости смешанных синапсов маутнеровских нейронов золотой рыбки. — Морфология, 2003, т. 123, № 1, с. 41-47.

23. Павлик JI.JI., Григорьев П.А., Шубина B.C., Бледжянц Д., Мошков Д.А. Исследование взаимодействия дофамина с искусственными фосфолипидными мембранами. Биофизика, 2008,т. 52, №1, с. 66-72.

24. Протасов В.Р. Биоакустика рыб. М.: Наука, 1965, 207 с.

25. Садеков P.A., Вендрова М.И. Моторная асимметрия и межполушарные взаимодействия при болезни Паркинсона. Журн. Неврологии и психиатрии, 2004, №1, с. 42-46.

26. Сахаров Д.А. Гигантские нейроны Маутнера. Успехи совр. биологии, 1961, т.52, № 4, с.112-124.

27. Bronchti G., Schonenberger N., Welker E., Van der Loos H. Barrel field expansion after neonatal eye removal in mice. Neuroreport, 1992, vol. 3, p. 489-492.

28. Bronchti G., Heil P., Sadka R., Hess A., Scheich H.,. Wollberg Z. Auditory activation of «visual» cortical areas in the blind mole rat (Spalax ehrenbergi). Eur J Neurosci., 2002, vol. 16, p. 311-329.

29. Byrne R.A., Kuba M., Griebel. U. Lateral asymmetry of eye use in Octopus vulgaris.- Animal Behaviour, 2002, vol. 64, p.461-468.

30. Canfield J.G. Temporal constraints on visually directed C-start responses: behavioral and physiological correlates. Brain Behav. Evol., 2003, vol.61, No.3, p. 148-158.

31. Canfield, J.G., Functional evidence for visuospatial coding in the Mauthner neuron. -Brain, Behav. and Evol., 2006, vol.67, p. 188-202:

32. Cantalupo C., Bisazza A., Vallortigara G. Lateralization of displays during aggressive and courtship behaviour in the Siamese-fighting fish (Betta splendens). Physiology & Behavior, 1996, vol. 60, p.- 249-252.

33. Carlson J.N., Fitzgerald L.W., Keller R.W. Jr. et al. Lateralized changes in prefrontal cortical dopamine activity induced by controllable and uncontrollable stress in the rat. Brain Res., 1993, vol. 630, № 1/2, p. 178187.

34. Chabot N., Robert S., Tremblay R., Miceli D., Boire D., Bronchti G. Audition differently activates the visual system in neonatally enucleated mice compared with anophthalmic mutants. Eur J Neurosci., 2007, vol. 26, p. 2334-2348.

35. Chen C.-C., Tam D., Brumberg J. C. Sensory deprivation differentially impacts the dendritic development of pyramidal versus non-pyramidal neurons in layer 6 of mouse barrel cortex. Brain Struct Funct, 2011

36. Cuntz H., Borst A., Segev I. Optimization principles of dendritic structure. Theor. Biol. Med. Model., 2007, vol.4, p. 21-28.

37. Davison AP, Fregnac Y. Learning cross-modal spatial transformations through spike timing-dependent plasticity. J Neurosci., 2006, vol.26, №21, p. 5604-5615.

38. Diamond J., Huxley A.F. The activation and distribution of GAB A and L-glutamate receptors on goldfish Mauthner neurons: an analysis of dendritic remote inhibition. J. Physiol. (Lond.), 1968, vol. 194, p. 669723.

39. DiDomenico R., Nissanov J., Eaton R.C. Lateralization and adaptation of a continuously variable behavior following lesions of a reticulospinal command neuron. Brain Res., 1988, vol. 473, № 1, p. 15-28.

40. De Santi A., Sovrano V.A., Bisazza A., Vallortigara G. Mosquitofish display differential left- and right-eye use during mirror-image scrutiny and predator-inspection responses. Anim. Behav., 2001. vol. 61, p. 305310.

41. Eaton R.S., Lavender W.A., Wieland C.M. Identification of Mauthner-initiated response patterns in goldfish: Evidence from simultaneous cinematography and electrophysiology. J. Comp. Physiol., 1981, vol.144, p. 521-533.

42. Emoto K. Molecular basis for membrane lipid dynamics and its roles in cytoskeletal organization. Seikagaku, 2008, vol.80, №9, p.811-819.

43. Faber D.S., Kora H. Neurobiology of the Mauthner cell. N.Y.: Raven Press, 1978, 279 p.

44. Fregnac Y. Homeostasis or synaptic plasticity?- Nature, 1998, vol. 391, p. 845-846.

45. Fremont R., Hale M. Building neural networks: the response of the zebrafish startle circuit to ectopic Mauthner cells. Chicago Biological Investigator, 2006, vol. 3, №2, p. 43-46.

46. Goodman, L.A., Covell, D.A., Model, P.G. Regenerating afferent fibers stimulate the recovery of mauthner cell dendritic branching in the axolotl. -J. Neurosci., 1988, vol.8, p.3025-3034.

47. Greenberg N., Scott M. and Crews D. Role of the amygdala in the reproductive and aggressive behavior of the lizard (.Anolis carolinesis). -Physiol. Behav., 1984, vol. 32, p. 147-151.

48. Gromova E.A. Monoaminergic brain systems and their role in the regulation ofbehavior. Sov. Sci. Rev. F. Gen. Biol., 1988, vol. 2, p. 679730.

49. Grover B.G., Sharma S.C. Tectal projections in the goldfish (Carassius auratus): a degeneration study. J. Comp. Neurol., 1979, vol.184, p. 435454. 1

50. Haas K., Li J., Cline H.T. AMPA receptors regulate experience-dependent dendritic arbor growth in vivo. -PNAS, 2006, vol.103, №32, p. 1212712131.

51. Hamilton G.R., Vermeire B.A. Complementary hemispheric specialization in monkeys. Science, 1988, vol. 242, p. 1691-1694.

52. Heil P., Bronchti G.,Wollberg Z., Scheich H. Invasion of visual cortex by the auditory system in the naturally blind mole rat. Neuroreport,1991, vol. 2, p. 735-738.

53. Heuts B.A. Lateralization of trunk muscle volume, and lateralization of swimming turns of fish responding to external stimuli. Behavioural Processes, 1999, vol. 47, p. 113-124.

54. Horton A.C., Ehlers M.D. Secretory trafficking in neuronal dendrites. -Nature cell biology, 2004, vol.6, №7, p. 585-591.

55. Hotulainen P., Llano O., Smirnov S., Tanhuanpaa K., Faix J., Rivera C., Lappalainen P. Defining mechanisms of actin polymerization and depolymerization during dendritic spine morphogenesis. — JCB, 2009, vol.185, №2, p.323-339.

56. Houweling A.R., Brecht M. Behavioural report of single neuron stimulation in somatosensory cortex. Nature, 2008, vol. 451, p. 65-68.

57. Hoy R.R., Nolen T.G., Casaday G.C. Dendritic sprouting and compensatory synaptogenesis in an identified interneuron follow auditory deprivation in a cricket. Neurobiology, 1985, vol. 82, p.7772-7776.

58. Izraeli R., Koay G., Lamish M., Heicklen-Klein A.J., Heffner H.E., Heffner R.S., Wollberg Z. Cross-modal neuroplasticity in neonatally enucleated hamsters: structure, electrophysiology and behaviour. Eur J Neurosci., 2002, vol. 15, p. 693-712.

59. Kaarthigeyan J., Dharmaretnam M. Relative levels of motivation and asymmetries of viewing and detour task in guppies (Poecilia reticulata)-Behav Brain Res, 2005, vol.159, p. 37-41.

60. Kalil R. A quantitative study of the effects of monocular enucleation and deprivation on cell growth in the dorsal lateral geniculate nucleus of the cat. J. Comp. Neurol., 1980, vol. 189, p. 483-524.

61. Kang M.-G., Guo Y., Huganir R.L. AMPA receptor and GEF-Hl/Lfc complex regulates dendritic spine development through RhoA signaling cascade. -PNAS, 2009, vol.106; №9, p.3549-3554.

62. Karatsoreos I.N., Bhagat S., Bloss E.B., Morrison J.H., McEwen B.S. Disruption of circadian clocks has ramifications for metabolism, brain, and behavior. PNAS, 2011, vol.108, №4, p. 1657-1662.

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

64. Kleerekoper H., Timms A.M., Westlake G.F., Davy F.B., Malar T., Anderson V.M. Inertial Guidance System in the Orientation of the Goldfish (Carassius auratus). Nature, 1969, vol.223, № 5205, p. 501502.

65. Kolaeva S.G., Semenova T.P., Santalova I.M., Moshkov D.A., Anoshkina I.A., Golozubova V. Effects of L-thyrosyl-L-arginine (kyotorphin) on the behavior of rats and goldfish. Peptides, 2000, vol. 21, No. 9, p. 13311336.

66. Korichneva I., Hammerling U. F-actin as a functional target for retro-retinoid: a potential role in antidroretinol triggered cell deth. J. Cell Sci.,1999, vol. 112, № 2521, p. 25-28.

67. Korn H., Faber D.S. The Mauthner cell half a century later: a neurobiological model for decision-making? Neuron, 2005, vol. 47, №1, 13-28.

68. Kossel A., Lowel S., Bolz J. Relationships between dendritic fields and functional architecture in striate cortex of normal' and visually deprived cats. J Neurosci, 1995, vol. 15, №5, p. 3913-3926.

69. Kuo Ch.T., Jan L.Y., Jan Y.N. Dendrite-specific remodeling of Drosophila sensory neurons requires matrix metalloproteases, ubiquitin-proteasome, and ecdysone signaling. PNAS, 2005, vol.102, №42, p. 15230-15235.

70. Lee L.J., Chen W.J., Chuang Y.W., Wang Y.C. Neonatal whisker trimming causes long-lasting changes in structure and function of the somatosensory system. Exp. Neurol., 2009, vol. 219, № 2, p. 524-532.

71. Li Z., Okamoto K.-I., Hayashi Y., Sheng M. The importance of dendritic mitochondria in the morphogenesis and plasticity of spines and synapses. Cell, 2004, vol.119, p. 873-887.

72. Lubke J., Albus K. The postnatal development of layer VI pyramidal neurons in the cat's striate cortex, as visualized by intracellular Lucifer yellow injections in aldehyde-fixed tissue. — Brain Res.: Dev Brain Res, 1989, vol. 45, № l,p. 29-38.

73. Miklôsi A., Andrew R.J., Savage H. Behavioural latéralisation of the tetrapod type in the zebrafish (Brachydanio rerio). Physiology & Behavior, 1997, vol. 63, p. 127-135.

74. Miklôsi A., Andrew R.J. Right eye use associated"with decision to bite in zebrafish. Behav. Brain Res., 1999, vol. 105, p. 199-205.

75. Miklosi A., Andrew R.J., Gasparini S. Role of right hemifield in visual control of approach to target in zebrafish.- Behav. Brain Res., 2001, vol. 122, p. 57-65.

76. Mintz J., Gotow T., Triller A., Korn H. Effect of serotonergic afferents on quantal release at central inhibitory synapses. Science, 1989, vol. 245, № 4914, p. 190-192.

77. Mitra R., Adamec R., Sapolsky R. Resilience against predator stress and dendritic morphology of amygdala neurons. Behav. Brain Res., 2009, vol. 205, №2, p. 535-543.

78. Mizrahi A., Libersat F. Afferent input-regulates the formation of distal dendritic branches. -J. Comp. Neur., 2002, vol.452, p. 1-10.

79. Moshkov D.A., Tiras N.R., Saxon M.E. Phalloidm changes the synaptic contact ultrastructure. Naturewissenschaften, 1980, vol.67, p. 194-195.

80. Moshkov D.A., Santalova I.M. Distribution of calcium pyroantimonate precipitates in Xenotoca Mauthner cells at normal and increased functional activity. Neuroscience, 1995, vol. 65, № 3, p. 917-925.

81. Neal J.W., Winfield D.A., Powell T.P. The effect of visual deprivation upon the basal dendrites of Meynert cells in the striate cortex of the monkey.- Philos Trans Roy Soc Lond, Ser B: Biol Sci, 1985, vol. 225, №1241, p. 411-423 .

82. Nepomnyashchikh V.A., Izvekov E.I. Variability of the behavioral laterality in teleostei (Pisces): Journal of Ichthyology, 2006, vol. 46, suppl.2, p. S235-S242.

83. Pascual A., Huang K.-L., Neveu J., Preat T. Brain asymmetry and long-term memory. Nature, 2004, vol. 427, № 6975, p. 605-606:

84. Pavlik L.L., Bezgina E.N;, Tiras N.R., Mikheeva I.B., Udaftsov S.N.,, Moshkov D.A. The structure of mixed synapses in ^ Mauthner neurons during exposure to substances altering gap junction conductivity.

85. Neurosci Behav Phys, 2005, vol. 35, p. 447-452.i t

86. Peirce J.W., Leigh A.E., Kendrick K.M. Configurational coding, familiarity and the right hemisphere advantage for face recognition in sheep.—Neuropsychologia, 2000, vol.-38-p; 475-483;

87. Penzes P., Cahill M.E., Jones K.A., Srivastava D.P. Convergent CaMK and RacGEF signals control dendritic structure; and function. Trends in Cell Biology, 2008, vol.18; №9, p.405-414.

88. Petrov T., Seitanidou T., Triller A., Korn H. Differential distribution of GABA- and serotonin-containing afferents on an identified central neuron. Brain Research., 1991, vol. 559, № 1, p.75-81.

89. Preuss T., Faber D.S. Central cellular mechanisms underlying temperature-dependent changes in the goldfish startle-escape behavior. -J. Neurosci., 2003, vol.23, № 13, p. 5617-5626.

90. Ptito M., Schneider F.C., Paulson O.B., Kupers R. Alterations of the visual pathways in congenital blindness. Exp. Brain Res., 2008, vol. 187, p. 41-49.

91. Rauschecker J.P.,Tian B., Korte M., Egert U. Crossmodal changes in the somatosensory vibrissa/barrel system of visually deprived animals. Proc Natl Acad Sci USA, 1992, vol. 89, p. 5063-5067.

92. Rauschecker J.P., Korte M. Auditory compensation for early blindness in cat cerebral cortex. J. Neurosci, 1993, vol. 13, p. 4538-4548.

93. Rogers L. J. Evolution of hemispheric specialization: advantages and disadvantages. Brain and Language, 2000, vol. 73, p.236-253.

94. Roth R.L. Decussation geometries in the goldfish nervous system: Correlation with probability of survival. — Proc. Natl. Acad. Sci., 1979, vol.76, №8, p. 4131-4135.

95. Ruiz-Marcos A., Valverde F. Dynamic architecture of the visual cortex. -Brain Res., 1970, vol. 19, p. 25-39.

96. Ryugo D.C., Wu M.M., Pongstaporn T. Activity-related features of synapse morphology: a study of endbulbs of held. J. Comp. Neurol., 1996, vol.365, № 3, p. 141-158.

97. Sadato N., Pascual-Leone A., Grafman J., Ibanez V., Deiber M.P.,Dold G., Hallett M. Activation of the primary visual cortex by Braille reading in blind subjects. Nature, 1996, vol. 380, p. 526-528.

98. Samsonovich A.V., Ascoli G.A. Morphological homeostasis in cortical dendrites. -PNAS, 2006, vol.103, № 5, p. 1569-1574.

99. Santalova I.M., Moshkov D.A. Smooth endoplasmic reticulum in fish Mauthner cells at different functional states. Neuroscience, 1999, vol. 89, № 2, p. 593-602.

100. Santalova I.M., Mavlyutov T.A., Moshkov D.A. Morphofunctional changes in Mauthner neurons during exposure to the neuropeptide kyotorphin. Neuroscience and Behavioral Physiology, 2004, vol. 34, №4, p. 327-332.

101. Semenova T.P., Ticku M.K. Effects of 5-HT receptor antagonists on seizure subceptibility and locomotor activity in DBA/2 mice. Brain Res., 1992, vol. 588, p. 229-236.

102. Semenova T.P. The role of the serotonergic and noradrenergic systems relationship in the regulation of behaviour. Zhurnal Vyschey Nervnoy Dejatelnosty, 1997, vol.47, № 2, p. 98-100.

103. Sin W.C., Haas K., Ruthazer E.S., Cline H.T. Dendrite growth increased by visual activity requires NMDA receptor and Rho GTPases. Nature, 2002, vol.419, № 3, 475-479.

104. Sovrano V.A., Bisazza A., Vallortigara G. Lateralization of response to social stimuli in fishes: A comparison between different methods and species. Physiology & Behavior, 2001, vol. 74, p. 237-244.

105. Sovrano V.A. Visual lateralization in response to familiar and unfamiliar stimuli in fish. Behav Brain Res, 2004, vol.152, p. 385-391.

106. Sovrano V.A., Andrew R.J. Eye use during viewing a reflection: Behavioural latéralisation in zebrafish larvae. Behavioural Brain Research, 2006, vol.167, p. 226-231.

107. Stefanelli A. The Mauthnerian apparatus in the ichtyopsida: its nature and function and correlated problems of neurohistogenesis. Quart. Rev. Biol., 1951, vol.26, № 1, p. 17-34.

108. Steward O., Rubel E.W. The fate of denervated neurons. Transneuronal degeneration, dendritic atrophy, and dendritic remodeling. In A. Gorio (Ed.). Neuroregeneration, Raven Press, New York, 1993, p. 37-60.

109. Sugita S., Otani K., Kato G. Neurons of the dorsal lateral geniculate nucleus of the hereditary microphthalmic rat: a Golgi study. Neurosci. Res., 1986, vol. 3, p. 384-394.

110. Sugita S., Otani K.,Yamada J. Neurons of the ventral lateral geniculate nucleus of the hereditary microphthalmic rat: a Golgi study. Exp. Neurol., 1987, vol. 95, p. 511-515.

111. Sunanda, Rao M.S., Raju T.R. Effect of chronic restraint stress on dendritic spines and excrescences of hippocampal CA3 pyramidal neurons a quantitative study. -Brain Res., 1995, vol.694, p.312-317.

112. Szabo T.M., McCormick C.A., Faber D.S. Otolith endorgan input to the Mauthner neuron in the goldfish. J. Comp. Neurol., 2007, vol. 505, p. 511-525.

113. Tailby C., Wright L.L., Metha A.B., Calford M.B. Activity-dependent maintenance and growth of dendrites in adult cortex. -PNAS, 2005, vol.102, № 12, p. 4631-4636.

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

115. Tiras N.R., Mikheeva I.B., Pakhotin P.I., Moshkov D.A. Morphofunctional changes in adapted Mauthner neurons in goldfish after prolonged orthodromic stimulation of the auditory nerve in vitro. -Neurosci Behav Phys, 2004a, vol. 34, p. 353-358.

116. Tiras N.R., Mikheeva I.B., Pakhotin P.I., Moshkov D.A., Udaltsov S.N. Morphofunctional changes in the incubated Mauthner neurons in goldfish treated with peptides from scorpion venom. Neurosci Behav Phys, 2004b, vol. 34, p. 687-692.

117. Trachtenberg J.T., Chen B.E., Knott G.W., Feng G., Sanes J.R., Welker E., Svoboda K. Long-term in vivo imaging of experience-dependent synaptic plasticity in adult cortex. Nature, 2002, vol. 420, № 6917, p. 788-794.

118. Tripodi M., Evers J. F., Mauss A., Bate M., Landgraf M. Structural homeostasis: compensatory adjustments of dendritic arbor geometry in response to variations of synaptic input. PLoS Biol., 2008, vol. 6, № 10, e260.

119. Tronel S., Fabre A., Charrier V., Oliet SJLR., Gage F.H.,Abrous D.N. Spatial learning sculpts the dendritic arbor of adult-born hippocampal neurons. PNAS, 2010, vol. 107, №17, p. 7963-7968.

120. Valverde F. Structural changes in the striate area of the mouse after enucleation. Exp. Brain Res., 1968, vol. 5, p.274-292.

121. Vercelli A.E., Cracco* C.M. Effects of eye enucleation on NADPH-diaphorase positive neurons in the superficial layers of the rat superior colliculus. Developmental Brain Research, 1994, vol. 83, p. 85-98.

122. Vermeire B.A., Hamilton G.R., ErdmannA.L. Right- hemispheric superiority in split-brain monkeys for learning and remembering facial discriminations. Behav. Neurosci, 1998, vol. 112, p. 1048-1061.

123. Wassersug R.J., Yamashita M. Assessing and interpreting lateralised behaviours in anuran larvae. Laterality, 2002, vol. 7, №3, p. 241-260.

124. Watkins J., Miklosi A., Andrew R.J. Early asymmetries in the behaviour ofzebrafish larvae.- Behav. Brain Res., 2004, vol. 151, p. 177-183.

125. Whitehead M.C. Growth of dendrites in the optic tectum of the chick embryo following destruction of the eye primordium. Neuroscience, 1979, vol. 4, p. 379-390.

126. Weiss S.A., Zottoli S.J., Do S.C., Faber D.S., Preuss T. Correlation of the G-start behaviors with neural activity recorded from the hindbrain in freeswimming goldfish (Carassius auratus). J. Exp. Biol., 2006, vol.209, № 23, p. 4788-4801.

127. Wen Q., Stepanyants A., Elston G.N. et al. Maximization of the connectivity repertoire as a statistical principle governing the shapes of dendritic arbors. PNAS, 2009, vol. 106, № 30, p.12536-12541.

128. Yuan Q., Xiang Y., Yan Z., Han C., Jan L.Y., Jan Y.N. Light-induced structural and functional plasticity in Drosophila larval visual system. — Science, 2011, vol. 333, p. 1458-1462.

129. Zottoli S.J., Faber D.S. Properties and distribution of anterior VIII nerve excitatory inputs to the goldfish Mauthner cell. Brain Res., 1979, vol.174, №2, p. 319-323.

130. Zottoli S.J., Hordes A.R., Faber D.S. Localization of optic tectal input to the ventral dendrite of the goldfish Mauthner cell. Brain res., 1987, vol.401, №1, p. 113-121.

131. Zottoli S.J., Newman B.C., Rieff H.I., Winters D.C. Decrease in occurence of fast startle responses after selective Mauthner cell ablation in goldfish (Carassius auratus). J. Comp. Physiol. A., 1999, vol. 184, № 2, p. 207-218.

132. Zuo Y., Yang G., Kwon E., Gan W.-B. Long-term sensory deprivation prevents dendritic spine loss in primary somatosensory cortex. —Nature, 2005, vol.436, p. 261-265.

133. Глубоко признательна сотрудникам лаборатории к.б.н. Ирине Борисовне Михеевой и Ларисе Ивановне Михеевой за помощь в проведении электронно-микроскопических исследований.

134. Выражаю глубокую признательность сотрудникам лаборатории Валентину Ивановичу Москаленко за инженерное обслуживание экспериментов, а также Марине Аркадьевне Сафроновой за помощь в приготовлении растворов.

Информация о работе

Григорьева, Екатерина Евгеньевна
кандидата биологических наук
Пущино, 2011
ВАК 03.03.01

Диссертация

Роль дендритов в регуляции функциональной активности маутнеровских нейронов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Роль дендритов в регуляции функциональной активности маутнеровских нейронов ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Роль дендритов в регуляции функциональной активности маутнеровских нейронов"

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Григорьева, Екатерина Евгеньевна

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Григорьева, Екатерина Евгеньевна, Пущино

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль дендритов в регуляции функциональной активности маутнеровских нейронов
ВАК РФ 03.03.01, Физиология