Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Синаптическая пластичность гиппокампальных путей в норме и на экспериментальных моделях патологии

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Синаптическая пластичность гиппокампальных путей в норме и на экспериментальных моделях патологии"

р р1рСЩЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТМ^ФЙЛЙЙ&Й НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИИ

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ УДК 612.821

КЛЕЩЕВНИКОВ Александр Михайлович

Синаптическая пластичность пшпокампальных путей в норме и на экспериментальных моделях патологии

Специальность 03.00.13 Физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва - 1998

Работа выполнена в лаборатории нейронных механизмов пластических процессов (заведующий - доктор биологических наук, профессор Л. Л. Воронин) Института мозга РАМН (директор -член-корреспондент АМН, профессор Н. Н. Боголепов).

Научный консультант -

доктор биологических наук, профессор Л. Л. Воронин

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Е. И. Солнцева

доктор биологических наук П. М. Балабан

доктор биологических наук, профессор В. В.Шульговский

Ведущая организация - НИИ психологии РАН

<р£>

Защита состоится

"ЯГ" Ср^^Я/З 1998 г. в час. на заседании специализированного совета Д.003.10.01 при Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН по адресу: 117865, Москва, ул. Бутлерова д. 5а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (ул. Бутлерова, д. 5а).

72. ~мЫ±

Автореферат разослан "£5-" Л НО-КА л 1998 г

Ученый секретарь специализированного совета, доктор биологических наук

О.Х.Коштоянц

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Вопрос о материальных механизмах обеспечения высшей нервной деятельности - по терминологии Павлова проблема "души и тела" (Павлов, 1929), является одной из наиболее интригующих задач, доступных в настоящее время детальному экспериментальному исследованию. Одним из существенных разделов данной проблемы является вопрос о клеточных механизмах обучения и памяти. Интерес к данному вопросу вызван тем, что, с одной стороны, от его решения в значительной степени зависит решение всей проблемы в целом, поскольку обучение и память являются тем базисом, на котором основано мышление и другие высшие функции мозга (Анохин, 1968; Соколов, 1981; Симонов, 1987). С другой стороны, этот вопрос имеет существенное прикладное значение: во-первых, нарушения на клеточном уровне являются причиной ряда заболеваний ЦНС, приводящих к дисфункции обучения и памяти, и, следовательно, выяснение механизмов этих клеточных процессов важно для поиска путей лечения таких заболеваний; во-вторых, изучение реализованных природой закономерностей хранения и переработки информации может помочь в создании принципиально новых эффективных технических устройств типа нейрокомпьютеров, использующих в своей работе принципы функционирования мозга.

В течение последних десятилетий накоплены многочисленные свидетельства тому, что одним из основных механизмом обучения и памяти на клеточном уровне является синаптическая пластичность -изменение эффективности синаптических контактов между нейронами в результате тех или иных внешних воздействий (Воронин, 1982; 1993; Скребицкий, 1985; Котляр, 1987; Barnes, 1988; Bliss and Collingridge, 1993). В литературе описано несколько

десятков различных видов синаптической пластичности. В гиппокампе - области мозга, участвующей в процессе запоминания поступающей в мозг информации, основными моделями для изучения синаптической пластичности являются длительная потенциации (ДП), длительная депрессия, кратковременная потенциация и депрессия, депотенциация и другие (Воронин, 1982; 1993; Byrne, 1987; Larkman and Jack, 1995). Значительный прогресс в изучении этих видов синаптической пластичности связан с широким использованием препаратов in vitro - переживающих срезов мозга -позволяющих проводить эксперименты в стабильных стандартизированных условиях. Результатом большого количества исследований стало выявление многих деталей тех процессов, которые лежат в основе синаптической пластичности. Однако, вопрос о конкретных механизмах участия самой синаптической пластичности в процессах обучения и памяти до сих пор не решен.

Возможным подходом к решению этого вопроса является изучение факторов, определяющих синаптическую пластичность в областях мозга, ответственных за запоминание информации (гиппокамп, новая кора) в условиях, близких к естественным. Поскольку поступающая информация закодирована в паттернах нейронных разрядов, одним из таких факторов является пространственно-временная структура активации афферентных волокон. При предъявлении новых стимулов, вызывающих усиление внимания, то есть в состояниях, предполагающих активное запоминание поступающей информации, в гиппокампе животных ярко выражен так называемый тета-ритм - паттерн, состоящий из одиночных разрядов нейронов или кратковременных высокочастотных пачек, следующих с частотой 3-7 Гц (Виноградова, 1975; Котляр, 1987; Buzsaki, 1991). Большое значение имеет также паттерн, состоящий в одновременной активации двух или

нескольких независимых афферентных входов. Подобный паттерн может наблюдаться при одновременном поступлении информации на нейроны ассоциативных центров из нескольких различных структур мозга. Воспроизведение этих паттернов в экспериментальных условиях как in vivo, так и in vitro, эффективно вызывает различные типы синаптической пластичности, включая ДП (Gustafsson and Wigstrom, 1986; Lynch et al., 1990). Однако, детальные механизмы, определяющие высокую эффективность этих паттернов при вызове синаптической пластичности, на момент начала настоящего исследования оставались недостаточно изученными.

Другим подходом является изучение синаптической пластичности у животных после экспериментальных воздействий, направленных на нарушение и/или восстановление способности к обучению и памяти. Подобные экспериментальные воздействия являются, как правило, моделями тех или иных заболеваний мозга, что обуславливает значимость изучения механизмов их действия также и с прикладной точки зрения. Степень воздействия может быть строго дозирована в эксперименте, а его результат в виде нарушения структуры и/или свойств мозга может быть сопоставлен с изменением обучения и памяти, что позволяет использовать данный подход для проверки различных гипотез о клеточных механизмах обучения и памяти. Этот перспективный подход получает все большее применение для решения как фундаментальных, так и прикладных задач. Однако, в настоящее время известны лишь единичные примеры использования этого метода для выяснения механизмов участия синаптической и нейронной пластичности в процессах обучения и памяти.

Целью настоящей работы было изучение клеточных механизмов, обеспечивающих такие важные функции мозга как

обучение и память. В этой связи были поставлены следующие задачи:

- Изучить механизмы, определяющие высокую эффективность в инициации гиппокампальной синаптической пластичности физиологически адекватных паттернов афферентной стимуляции -совместной активации двух независимых входов и активации, воспроизводящей временную структуру тета-ритма;

- Исследовать гиппокампальную синаптическую пластичность при дисфункциях обучения и памяти вследствие: а) нарушения холинергической иннервации гиппокампа (модель болезни Альцгеймера); б) нарушения развития зубчатой фасции путем инъекции в перинатальный период антимитотического агента метилазоксиметанола (модель алкогольной или медикаментозной интоксикации in utero).

Научная новизна исследований. В данной работе впервые были получены следующие результаты.

1. Высокая эффективность тетанизаций, воспроизводящих паттерн тета-ритма (короткие пачки стимулов, следующие с интервалом около 200 мс), критически зависит от активации эндогенной тормозной ГАМК-ергической системы. Основной механизм этой зависимости связан с подавлением быстрого компонента ТПСП (ТПСПа) в ответе на тестирующую стимуляцию при его наложении на медленный компонент ТПСП (ТПСПб) от кондиционирующего стимула.

2. Высокая эффективность ассоциативных тетанизаций в области CAI (вызов ДП в слабом тестируемом входе при его совместной активации с сильным кондиционирующим) по крайней мере частично обусловлена активацией кондиционирующими стимулами эндогенной холинергической системы.

3. Продолжительная тетанизация кондиционирующего входа, проводимая до его совместной активации с тестируемым, значительно снижает ассоциативную ДП в тестируемом входе.

4. Описан новый тип синаптической пластичности в гиппокампе -гетеросинаптическая кратковременная депрессия, вызываемая тета-активацией афферентных входов. Показано, что механизмы этого эффекта включают активацию эндогенной холинергической системы.

5. Насыщение ранней фазы ДП не является устойчивым. Через 1-2 часа после насыщения ДП серией последовательных тетанизаций можно вновь индуцировать ДП, содержащую как раннюю, так и более поздние фазы. Это дает новое (физиологическое) обоснование различия механизмов поддержания ранней и более поздних фаз ДП.

6. Способность животных к обучению пространственной ориентации коррелирует с ДП популяционного пика и не коррелирует с ДП популяционного ВПСП области CAI гиппокампа.

7. Перерезка фимбрии и форникса, приводящая к снижению уровня холинергических маркеров в гиппокампе и значительному ухудшению способности животных к обучению, сопровождается повышением вызванной эпилептиформной активности, однако не влияет на величину гомосинаптической ДП в области CAI гиппокампа.

8. Перинатальная инъекция антимитотического агента метилазоксиметанола, приводящая к нарушению выработки условной реакции пассивного избегания, не вызывает видимых нарушений структуры зубчатой фасции, однако существенно изменяет свойства латерального и медиального пучков перфорантного пути (ЛПП и МПП). В ЛПП происходит замещение парной фасилитации на парную депрессию, а в МПП уменьшение

вызванных ответов и замещение длительной посттетанической потенциации на длительную депрессию.

Таким образом, в работе впервые систематически изучены клеточные механизмы высокой эффективности физиологически адекватных паттернов афферентной активации в процессе инициации синаптической пластичности гиппокампальных путей, физиологическими методами показано различие механизмов поддержания ранней и более поздних фаз ДП, а также исследованы изменения синаптической пластичности при дисфункциях обучения и памяти вследствие нарушения субкортикальной иннервации гиппокампа и развития зубчатой фасции.

Научно-практическая значимость работы. Представленные в диссертации материалы важны для понимания организации деятельности мозга в процессе запоминания и хранения поступающей информации. Исследованные свойства синаптической пластичности на модели болезни Альцгеймера (нарушение холинергической иннервации гиппокампа) и при нарушении развития мозга в результате интоксикации антимитотическими веществами in utero (инъекция метилазоксиметанола в перинатальный период развития животного) важны для понимания нейронных механизмов этих патологий и, следовательно, для поиска возможных путей их преодоления.

Положения, выносимые на защиту. 1. Эффективность тетанизаций, воспроизводящих физиологически адекватные паттерны активации афферентных волокон, в значительной степени определяется вовлечением ГАМК- и холинергической систем. Так, высокая эффективность тета-тетанизаций в процессе индукции гиппокампальной ДП обусловлена подавлением быстрых ГАМКд-зависимых ТПСП, вызванных тестирующими стимулами, в результате их взаимодействия с

медленными ГАМКв-зависимыми ТПСП, вызванными кондиционирующей стимуляцией. Высокая эффективность ассоциативных паттернов существенно зависит от активации эндогенной холинергической системы.

2. Гомосинаптическая и ассоциативная ДП имеют сходные базовые механизмы поддержания, состоящие из двух или более фаз. Механизмы ранней фазы ДП локализованы преимущественно пресинаптически. В течение 1-2 часов они трансформируются в механизмы более поздних фаз с иной локализацией.

3. Синаптическая пластичность является необходимым, но не достаточным условием запоминания новой информации. В норме ДП популяционного пика в области CAI положительно коррелирует со способностями животных ориентироваться в водном лабиринте. При нарушениях обучения и памяти синаптическая пластичность может изменяться (пример - воздействие антимитотических веществ в период эмбриогенеза), либо оставаться неизменной (пример-нарушение холинергической иннервации гиппокампа взрослых животных).

Апробация диссертации. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях и симпозиумах, включая: XXVIII Совещание по проблемам высшей нервной деятельности, посвященное 140-летию со дня рождения акад. И.П.Павлова (Ленинград, 1989); VIII Международный нейрофизиологический симпозиум (Магдебург, 1990); Научный Совет "Физиология человека и животных" АН УССР (Донецк, 1991); Всесоюзный симпозиум (Киев, 1991); Пятая конференция по нейрофизиологии обучения и памяти (Ирвин, Калифорния, 1992); XVII, XVIII и XIX Международные конгрессы Европейской ассоциации нейронаук (Вена, 1994; Амстердам, 1995; Страсбург, 1996); Третьи научные чтения им. акад. АМН Саркисова С.А. и симпозиум „Современные

s

представления о структурно-функциональной организации мозга" (Москва, 1995); Четвертый международный конгресс по нейронаукам IBRO (Киото, 1996), а также в лекциях и на семинарах в Институте мозга РАМН (Москва), Институте психиатрии (Лондон), Отделе нейробиологии Института биофизической химии им. Макса Планка (Геттинген), Университете Онтарио (Торонто), Лаборатории нейробиологии и патофизиологии развития Национального института медицинских исследований (Париж).

Публикации. Описанные в работе данные отражены в 33 публикациях: 17 статьях, из которых 9 опубликованы в международных изданиях, а также в 16 тезисах докладов, из которых 10 отражают доклады на международных конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методического раздела, пяти глав с изложением и обсуждением экспериментальных результатов, общего заключения и выводов. Работа изложена на .242 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы и 55 рисунков. Список цитированной литературы включает 512 источников.

МЕТОДЫ

В работе были использованы электрофизиологические, гистологические и биохимические методики, хирургические операции и тестирование поведения животных. Особенности использованных подходов описаны при изложении соответствующего экспериментального материала.

Животные. В экспериментах было использовано 155 мышей линии С57В1аск, 205 крыс (46 линии Sprague-Dawley и 159 Вистар) и 34 морских свинки.

Электрофизиологические исследования. В работе использовали стандартные способы регистрации вызванной внутри- и внеклеточной электрической активности от переживающих поперечных срезов гиппокампа, толщиной 300-500 мкм. Изучали свойства афферентных входов в область CAI (рис. 1, А) и перфорантного входа в зубчатую фасцию (ЗФ). Подачу

Рис. 1. Схема расположения электродов на поперечном срезе гиппокампа для тестирования коллатерально-комиссурального входа в область CAI (А), и схемы паттернов активации синаптических путей (Б). С1 и С2 -электроды для стимуляции кондиционирующего и тестируемого входов соответственно. OI и 02 - регистрирующие электроды.

раздражающих стимулов и регистрацию ответов осуществляли с использованием специальных компьютерных программ. Для вызова перестроек синаптической эффективности использовали 12 паттернов активации афферентных волокон (рис. 1, Б). Подробности методик описаны в соответствующих разделах диссертации.

В работе использовали также:

- Нарушение холинергической иннервации гиппокампа путем инъекции в медиальный септум нейротоксинов или путем хирургической перерезки фимбрии и форникса;

- Восстановление холинергической иннервации гиппокампа путем пересадки эмбриональной холинергической ткани в виде суспензии клеток;

- Нарушение развития зубчатой фасции путем инъекции в перинатальный период развития животного антимитотического агента меггилазоксиметанола.

РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Ассоциативная ДП

Совместная тетанизация двух афферентных входов является одним из наиболее эффективных для вызова ДП паттернов. Такой характер афферентной активации имеет простую физиологическую аналогию в виде одновременного поступления сигналов на нейроны ассоциативных центров из нескольких областей мозга. В демонстрационных целях один из входов (тестируемый) обычно активируют с небольшой интенсивностью, тогда как другой (кондиционирующий) - с большой. Основной причиной высокой эффективности таких тетанизаций для вызова ассоциативной ДП (аДП) в слабоактивируемом тестируемом входе является вызываемая кондиционирующей активацией деполяризация постсинаптического нейрона, приводящая к открытию НМДА-зависимых кальциевых каналов и повышению постсинаптической концентрации ионов Са+2. Однако, ряд факторов может существенно изменять эффективность ассоциативных тетанизаций. Мы изучали влияние на индукцию аДП таких факторов, как предварительная активация кондиционирующего входа (модель опережающего действия подкрепления при выработке условных рефлексов), а также активация эндогенных ГАМК и холинергической систем, которая

может рассматриваться с точки зрения влияния на обучение и память эмоций и общего физиологического состояния животного.

1.1 Влияние дополнительной тетанизации кондиционирующего входа на индукцию аДП. Длительная предварительная активация кондиционирующего входа (150-500 мс, 1Ó0 Гц) до его совместной тетанизации с тестируемым (рис. 1, Б, паттерн 4) значительно уменьшает величину аДП по сравнению с тетанизацией, во время которой дополнительную активацию кондиционирующего входа проводили после сочетанной тетанизации (рис. 1, Б, паттерн 5). Степень различия величин аДП была максимальна при небольших интервалах: при опережении кондиционирования на 50-80 мс, 100230 мс и 300 мс аДП составляла соответственно 86±5% (Р<0.003), 91± 5%, (Р<0.03) и Ю1±3% от контроля. Возможными причинами снижения эффективности совместных тетанизации в этом случае могла быть постактивационная гиперполяризация пирамидных нейронов, инактивация в синапсах кондиционирующего входа кальциевых каналов, активация предварительным кондиционированием нейромодуляторных систем и другие.

1.2 Антагонисты мускариновых рецепторов АХ подавляют индукцию ассоциативной, но не гомосинаптической ЦП. Важная роль в организации процессов обучения и памяти, по данным поведенческих экспериментов, принадлежит холинергической нейромодуляторной системе. Одним из вероятным механизмом ее участия в этих процессах является воздействие на синаптическую пластичность. В подтверждение этой точки зрения мускариновые агонисты АХ и вещества, увеличивающие уровень эндогенного АХ, существенно облегчают индукцию ДП в области CAI (Tanaka et al., 1989; Schulz & Johnston, 1990; Huerta & Lisman, 1993), особенно при

использовании для тетанизации слабых стимулов (Burgard & Sarvey, 1990). Однако, антагонисты мускариновых рецепторов практически не оказывают влияния на индукцию гомосинаптической ДП (Tanaka et al., 1989; Burgard & Sarvey, 1990; Schulz & Johnston, 1990), что свидетельствует об отсутствии участия эндогенной холинергической системы в этом виде синаптической пластичности. Мы предположили, что роль холинергической системы может состоять не столько в модуляции пластичности всех активируемых входов, сколько в выборочном влиянии на нервные пути, активация которых является значимой, но не достаточной для индукции ДП. Для проверки этого предположения изучали влияние неспецифического антагониста мускариновых рецепторов атропина на индукцию ассоциативной ДП в области CAI.

Контрольный и модифицированный ответы регистрировали одновременно от двух областей гиппокампального среза, одна из которых подвергалась во время первой тетанизации действию атропина (5*10"6М). В качестве кондиционирующего и тестирующего использовали соответственно синаптические входы из слоев ориенс и радиального. Атропин подавлял индукцию аДП: через 50-60 мин после тетанизации увеличение контрольных и модифицированных ответов в тестируемом входе составляло соответственно 68 ± 9% и 28 ± 10% (Р<0.03, N=8). Уменьшение было примерно одинаковым для начального и поздних периодов после тетанизации, что свидетельствует о влиянии атропина скорее на индукцию, чем на поддержание ДП. После отмыва вещества проводили повторную ассоциативную тетанизацию с такими же параметрами, как во время первой. В зоне, на которую ранее апплицировали атропин, аДП была больше, чем в контрольной (15 ± 10% и 1 ± 9% соответственно), что свидетельствует о подавлении, но не разрушении атропином

механизмов индукции аДП. Тетанизация вызывала ДП также в кондиционирующем входе. Поскольку поддержка со стороны слабого тестируемого входа во время ассоциативной тетанизации была незначительной, эту ДП. следует считать гомосинаптической. В согласии с данными других авторов, такая ДП не подавлялась атропином и не различалась в зонах аппликации вещества и в контрольной, как после первой, так и после второй тетанизации.

Таким образом, антагонист мускариновых рецепторов АХ атропин подавляет индукцию ассоциативной ДП, не влияя на величину гомосинаптической.

1.3 Относительная эффективность индукции ДП ассоциативным и тета-подобпым паттернами зависит от уровня активности быстрого торможения и длительности кондиционирования. Оптимальным для вызова ассоциативной ДП является нулевой интервал между тетанизациями кондиционирующего и тестируемого входов (Wigstrom et al., 1986; Sastry et al., 1986). В противоречии с этим было обнаружено, что ДП может быть эффективно вызвана тетанизациями, во время которых интервал между кратковременными высокочастотными раздражениями

кондиционирующего и тестируемого входов составляет около 200 мс (Larson and Lynch, 1986; Rose and Dunwiddie, 1986). Данное явление получило название "эффекта прайминга" (Larson and Lynch, 1986). С формальной точки зрения такие тетанизации воспроизводят временную структуру гиппокампального тета-ритма (во время которого комплексные разряды пирамидных нейронов следуют с частотой около 5 Гц) вследствие чего их называют тета-тетанизациями. На основе анализа литературных данных мы предположили, что причинами различия результатов двух групп авторов в определении величины оптимального для вызова ДП

интервала между раздражениями кондиционирующего и тестируемого входов могли быть различия уровня функциональной активности быстрого торможения и/или длительности кондиционирования. Для проверки этих предположений были проведены эксперименты по сравнению эффективностей тетанизаций с одновременной и последовательной (Т=200 мс) активацией кондиционирующего и тестируемого входов (рисД, Б, паттерны 6 и 8). Во время тетанизаций входы раздражали короткими высокочастотными пачками стимулов (30 мс, 100 Гц). Эффективность тетанизаций сравнивали сначала в нормальной среде, а затем в присутствии антагониста ГАМКа рецепторов пикротоксина (2*10'5 М). В среде без пикротоксина эффективность тета-тетанизаций была выше, чем у ассоциативных: отношение величин ДП через 15-20 мин после соответствующих тетанизаций составило 1.19+0.04, Р<0.03, N=6 (здесь и далее в этом разделе Р -значимость отличия отношения от единицы). При аппликации пикротоксина соотношение эффективностей тетанизаций изменилось на обратное и отношение величин ДП стало 0.77±0.06 (Р< 0.05, N=6). Длительность кондиционирования также влияла на относительную эффективность паттернов с совместной и последовательной тетанизациями входов (рис.1, Б, паттерны 7, 8 и 9). При активации кондиционирующего входа одиночным стимулом или короткой пачкой (30 мс, 100 Гц) эффективность тета-тетанизаций была выше, чем у ассоциативных (отношения величин ДП 1.19+0.04 и 1.20+0.04, Р<0.03), тогда как при более длительном кондиционировании (150 мс, 100 Гц) более эффективными были ассоциативные тетанизации (отношение величин ДП 0.92±0.03, Р<0.05). Таким образом, относительная эффективность ассоциативных тетанизаций возрастает при увеличении длительности кондиционировании и при

снижении уровня функциональной активности активности быстрого торможения.

1.4 Локализация механизмов поддержания ДП, индуцированной гомосинаптической и ассоциативной тетанизациячи. Также как индукция ДП, ее поддержание зависит от большого количества различных факторов и опосредовано, по-видимому, несколькими различными механизмами. Процесс поддержания ДП принято подразделять на фазы. Гипотетически, вклад различных механизмов в поддержание ДП может зависеть не только от времени после тетанизации, но и от паттерна, использованного для вызова ДП. Нашей целью было изучение роли пре- и постсинаптических механизмов в процессе поддержания ДП при ее индукции ассоциативной (рис. 1, Б, паттерн 3) и гомосинаптической (рис. 1, Б, паттерны 1 и 2) тетанизациями. Основным тестом на участие в поддержании ДП пресинаптических механизмов была окклюзия (взаимное влияние) ДП и парной фасилитации (ПФ).

Гомосинаптическая и ассоциативная тетанизации вызывали в тестируемом входе примерно одинаковое увеличение ответов (125+9% и 120+8% соответственно), однако по разному влияли на изменение ПФ. Гомосинаптическая тетанизация значительно уменьшала ПФ, которая постепенно, в течение часа и более, возвращалась к контрольному уровню. Ассоциативная тетанизация не влияла на величину усредненной по всем опытам ПФ. Так как посттетаническое изменение ПФ может зависеть от ее начального уровня (Schulz et al., 1994), данные для гомосинаптической и ассоциативной тетанизаций были разделены на группы с величиной начальной ПФ>1,7 и ПФ<1,7. ПФ в опытах, отнесенных к первой группе, значительно уменьшалась как после гомосинаптической, так и после ассоциативной тетанизаций. Гомосинаптическая

тетанизация, однако, вызывала более значительное понижение ПФ, чем ассоциативная. В опытах второй группы гомосинаптическая тетанизация изменений ПФ не вызывала, а после ассоциативной наблюдалось ее увеличение.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что относительный вклад пре- и постсинаптических факторов в поддержание ДП зависит от паттерна вызвавшей ДП тетанизации: факторы с пресинаптической локализацией больше вовлечены в случае использования гомосинаптической, чем ассоциативной тетанизации. Однако, и в случае ассоциативных тетанизаций поддержание ДП происходит, по крайней мере частично, за счет пресинаптических механизмов.

Индукция ДП после ее насыщения. Частичное восстановление ПФ после индуцирующей ДП тетанизации находится в согласии с гипотезой о преимущественно пресинаптическом расположении механизмов поддержания ранней фазы ДП, замещающихся в течение 1-1.5 ч на механизмы с иной (постсинаптической) локализацией (Оау1ез й а1., 1989). Если эта гипотеза верна, подключение механизмов поддержания поздних фаз ДП должно сопровождаться высвобождением механизмов более ранних фаз и они могут вновь принять участие в увеличении синаптической эффективности. Для проверки данного предположения ДП насыщали серией из 2-3 сильных тетанизаций. Насыщенный характер ДП подтверждали применением через 15 мин дополнительной тетанизации, не вызывавшей увеличения ответов. Через 1.5 часа, однако, в 14 случаях из 22 тетанизация вызывала дополнительную ДП, содержавшую как раннюю, так и поздние фазы (через 90 мин после дополнительной тетанизации превышение над контролем до тетанизации составляло 125±3.6%). В пяти случаях наблюдали только раннюю фазу ДП, а в 3 случаях изменений не было.

2. Синаптическая пластичность, вызываемая тета-стимуляцией

Как было отмечено выше, ДП эффективно вызывается тета-подобными паттернами тетанизаций, во время которых короткие высокочастотные пачки стимулов следуют с интервалом около 200 мс (эффект "прайминга"- Larson and Lynch, 1986). Механизмы высокой эффективности таких паттернов на момент начала данной работы были изучены недостаточно полно. Исходя из вероятной связи гиппокампального тета-ритма с процессами обучения и памяти, изучение причин высокой эффективности таких тетанизаций необходимо для выяснения базовых принципов организации процессов регистрации и хранения информации в ЦНС. Первым шагом на этом пути является изучение влияния кондиционирующей стимуляции на одиночный тестирующий ответ, что и составило основную цель нашего исследования.

2.1 "Парный" эффект "прайминга". Предварительное кондиционирование существенно увеличивает длительность тестирующих ответов за счет отставления заднего фронта ФП или ВПСП (Larson and Lynch, 1986). Это явление в дальнейшем мы будем называть "парным эффектом прайминга". Возможной причиной парного эффекта прайминга могло быть увеличение тестирующих ВПСП и/или подавление ТПСП. Первоначально было предположено, что его основная причина эффекта состоит в увеличении НМДА-зависимого компонента ВПСП (Larson and Lynch, 1988; 1989). В согласии с этим предположением антагонисты НМДА-рецепторов существенно уменьшали проявления эффекта, особенно при использовании для тестирования пачечных стимулов (Larson and Lynch, 1988; 1989). Однако, поскольку полного подавления эффекта при аппликации НМДА-антагонистов не происходило, а полученные нами данные (раздел 1.3) указывали на

зависимость эффективности тета-тетанизаций от аппликации антагонистов ГАМКл-рецепторов, мы предложили альтернативное объяснение, основанное на подавлении торможения.

Внутриклеточный ответ пирамидного нейрона области CAI на одиночный афферентный стимул включает ВПСП, за которым следует быстрый (ГАМКА-зависимый) и медленный (ГАМКб-зависимый) компоненты ТПСП (ТПСПа и ТПСПб соответственно). ТПСПб достигает максимума через 170-200 мс после стимула. Нанесение в этот момент второго стимула вызывает ответ, ВПСП и ТПСПа которого накладываются на ТПСПб от первой стимуляции. Мы предположили, что в этом случае происходит подавление ТПСПа в ответе на второй стимул. Таким образом, согласно нашей гипотезе основной причиной парного эффекта прайминга является подавление быстрого хлор-зависимого ТПСПа в ответе на тестирующий стимул вследствие его взаимодействия с медленным калий-зависимым ТПСПб от кондиционирующей стимуляции. Из гипотезы следует, что форма зависимости изменений второго ответа от интервала между кондиционирующим и тестирующим стимулами должна быть подобна форме ТПСПб в ответе на кондиционирующий стимул; выраженность эффекта в нейроне должна зависеть от величины ТПСПа в ответе на тестирующую стимуляцию; должна существовать значительная корреляция между степенью подавления тестирующих ТПСПа и величиной кондиционирующих ТПСПб; эффект должен ослабляться при фармакологическом подавлении как быстрого, так и медленного торможения.

Эксперименты подтвердили предсказания гипотезы. Так, усредненная зависимость длительности тестирующих ФП от величины интервала между кондиционирующим и тестирующим стимулами была подобна временному ходу ТПСПб в ответах на

кондиционирующие стимулы. Таким же образом изменялись в результате кондиционирования площадь тестирующих ВПСП и амплитуда ТПСПа, причем изменения наблюдались только в нейронах, имевших гиперполяризационный ТПСПа (группа 1) и не наблюдались в оставшейся части нейронов (группа 2). В соответствие с предсказанием гипотезы, для нейронов первой группы наблюдались также высокие значения коэффициентов корреляций величин кондиционирующих ТПСПб и тестирующих ТПСПа (от 0.61 до 0.91, Р<0,03).

Поскольку быстрое торможение в области CAI состоит из прямого (возбуждаемого активацией коллатерально-комиссуральных волокон, которые, в свою очередь, активируют ГАМК-ергические интернейроны в молекулярном, радиальном и, частично, в пирамидном слоях) и возвратного (для возбуждения которого необходим разряд пирамидных нейронов, которые, через свои коллатерали, возбувдают тормозные интернейроны в слоях ориенс и пирамидном) возникает вопрос, какое из этих видов быстрого" торможения подавляется в случае парного эффекта прайминга. С целью ответа на этот вопрос были проведены эксперименты с раздельным тестированием участия в эффекте прямого и возвратного торможения. Для тестирования участия прямого торможения использовали различие зависимости прямого и возвратного торможения от силы афферентного стимула. Прямое торможение активируется относительно слабой стимуляцией, не способной возбудить разряд пирамидных нейронов, поэтому об участии этого вида торможения в парном эффекте прайминга судили по появлению эффекта при небольших силах стимула, не вызывавших синхронизированного разряда нейронов. Напротив, возвратное торможение активируется в результате разряда пирамидных нейронов. Поскольку активация этого вида

торможения является основным механизмом парной депрессии (ПД) популяционных пиков, о его участии в парном эффекте прайминга судили по изменению ПД. Эксперименты показали, что кондиционирующая стимуляция подавляет как прямое, так и возвратное быстрое торможение и, следовательно, их модификация вносит вклад в изменение тестирующих ответов при парном прайминге.

Возможными причинами подавления быстрого торможения в результате кондиционирования являются гиперполяризация клеточной мембраны постсинаптического нейрона в области апикальных дендритов, что приводит к уменьшению и, возможно, инверсии ТПСПа, а также к уменьшению ТПСПб; уменьшение трансмембранных градиентов ионов хлора и калия; подавление выброса ГАМК из пресинаптических терминалей тормозных интернейронов путем воздействия на пресинаптические ГАМКв-рецепторы (Deisz & Prince, 1989; Davies et al., 1990); десенситизация ГАМК - рецепторов (Numann & Wong, 1984); ак'йшация кондиционирующим стимулом других нейромедиаторных и нейромодуляторных систем (Madison & Nicoll, 1988; Segal, 1988); подавление предварительной стимуляцией активности тормозных интернейронов, ответственных за генерацию ТПСПа и ТПСПб (Schartzkroin, 1986). Полученные позднее литературные данные подтвердили данные наших экспериментов (Pacelli et al, 1991).

2.2 Гетеросинаптическая кратковременная депрессия. При изучении возможных механизмов эффекта прайминга мы обнаружили в области CAI новый вид синаптической пластичности, проявляющийся в кратковременной гетеросинаптической депрессии (КВГД) популяционных пиков после активации афферентных входов к базальным или апикальным дендритам пачкой из нескольких

десятков одиночных стимулов, следующих с интервалом около 200 мс (рис.1, Б, паттерны 11 и 12). Ответы уменьшались на время около 1 мин, с максимумом через 15-20 с. Максимальное уменьшение амплитуды происходило при следовании стимулов с интервалом 150200 мс, соответствующим частоте 5-7 Гц. Тетанизации с межстимульными интервалами более 500 или менее 50 мс были относительно неэффективны.

Для вызова КВГД сила активации афферентных волокон и количество импульсов в кондиционирующей пачке должны достичь пороговой величины. На этом основании, а также учитывая кратковременность и гетеросинаптический характер изменения ответов, мы предположили, что в основе эффекта лежит выделение во время тета-активации некоторого активного вещества. В качестве рабочей гипотезы было предположено, что этим веществом является АХ. Такое предположение основано на известной роли АХ в генерации гиппокампального.тета-ритма (Bland, 1986), возможности подавления вызванных ответов действием на мускариновые рецепторы (Ben-Ari et al., 1981) и данных о выделении АХ во время быстрой фазы сна, характеризующейся появлением интенсивной тета-активности (Kametani & Kawamura, 1990). Данная гипотеза не исключает участие в эффекте также других веществ, выделяющихся во время тета-стимуляции и оказывающих влияние на эффективность синаптической передачи, например, аденозина, ионов калия и других.

Эксперименты с аппликацией холинергических веществ подтвердили возможность участия эндогенной холинергической системы в качестве одного из факторов. Аппликация ингибитора фермента ацетилхолинестеразы эзерина значительно увеличивала длительность КВГД, вызываемой тета-стимуляцией слоя ориенс (210 ± 34%, N=4). Максимальная степень подавления ответов во время

КВГД также увеличивалась (в среднем на 20%). Мускариновый антагонист атропин при совместной аппликации с эзерином подавлял действие последнего. Селективный антагонист мускариновых рецепторов типа М1 пирензепин значительно уменьшал величину КВГД, вызываемую стимуляцией ориенс (до 56 ± 26% от контроля), а при совместной аппликации с эзерином подавлял действие последнего. Аппликация селективного антагониста рецепторов типа М2 галамина не оказывала влияния на величину и длительность КВГД.

Таким образом, в результате активации афферентных входов в область CAI сильными одиночными стимулами с частотой около 5 Гц происходит гетеросинаптическая кратковременная депрессия вызванных ответов, одним из вероятных механизмов которой является выделение эндогенного АХ, действующего через мускариновые рецепторы типа М1.

3. Нарушение холинергической иннервации гиппокампа

Холинергическая нейромедиаторная система играет важную роль в организации процессов обучения и памяти, а ее нарушение в результате тех или иных патологических воздействий является одной из распространенных причин заболеваний ЦНС (Buresova et al., 1964; Виноградова, 1975; Bartus et al., 1982). Клеточные механизмы, лежащие в основе ухудшения обучения и памяти вследствие дисфункции холинергической системы, изучены пока не достаточно полно.

Согласно одной из гипотез, эти расстройства могут быть опосредованы нарушением пластических свойств внутригиппокампальных и/или кортикальных синаптических путей, в частности, механизмов индукции и поддержания ДП. Другой возможностью является изменение равновесия между

возбуждением и торможением, что может проявляться в изменении ритмических свойств нервной ткани. Важную роль в установлении равновесия между торможением и возбуждением в гиппокампе играют афференты из медиального септума (МС).

С целью выяснения электрофизиологических коррелятов обучения и памяти при дисфункции холинергической системы мы изучали влияние холинергической денервации гиппокампа и пересадок в гиппокамп холинергических трансплантатов на поведение животных, уровень холинергических маркеров в гиппокампе и электрофизиологические параметры моносинаптических входов в область CAI. В качестве рабочей гипотезы предполагали, что нарушение способности к обучению может быть связано с нарушением ДП и/или с усилением склонности вызванных ответов к эпилептиформной активности.

3.1 Инъекция в МС глутаматного антагониста АМПА не нарушает ориентацию в водном лабиринте и не влияет на величину ДП в области CAI. В первой серии экспериментов животные были разделены на 4 группы. Животным первой группы в МС инъецировали агонист ионотропных рецепторов глутамата альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазол-

пропионовую кислоту (АМПА), являющуюся по данным литературы нейротоксином, селективным по отношению к холинергическим нейронам (группа МСИ, N=5). Животным второй и третьей групп делали аналогичные инъекции с последующей пересадкой в гиппокамп холинергической (МСИ+АХ, N=4) и нехолинергической (МСИ+Гипп, N=6) эмбриональной ткани. Контролем служили неоперированные животные (КОНТ, N=5). Тестирование в поведенческих

экспериментах показало, что инъекции в МС АМПА, а также последующие пересадки эмбриональной ткани не нарушали ориентации животных в водном лабиринте: усредненные для 710 дня тестирования латентности достижения скрытой платформы составили: МСИ-15.0 ± 4.9 с; МСИ+АХ - 23.4 ± 7.9 с; МСИ+Гипп - 25.5 ± 5.0 с; КОНТ - 17.1 ± 1.8 с (значимость различия наиболее отличающихся групп МСИ+Гипп и КОНТ составляла Р>0.17).

После тестирования в поведенческих экспериментах животных использовали для изучения ДП в области CAI гиппокампа in vitro. ДП вызывали тета-тетанизацией, паттерн которой состоял из одиночной активации кондиционирующего входа, через 200 мс после которой следовала кратковременная пачечная активация тестируемого (30 мс, 100 Гц). В качестве кондиционирующего и тестируемого использовали попеременно входы из слоев ориенс и радиального. В экспериментах не было обнаружено значимых различий величины ДП между группами животных. Так, значения ДП популяционного пика, вызываемого стимуляцией радиального слоя, составили для групп: МСИ - 212 ± 9.2%, (МСИ+АХ) - 227 ± 19.8%, (МСИ+Гипп) -194+11.2% и КОНТ - 203 ± 14.4%. Для наиболее сильно различающихся групп МСИ+АХ и МСИ+Гипп значимость различий Р > 0.16.

Поведенческие параметры обучения коррелируют с ДП популяционного пика. Поскольку значимых различий между животными разных групп не наблюдалось, их результаты были объединены для анализа зависимости индивидуальных способностей к обучению от пластичности гиппокампальных путей. Такой анализ показал, что величины кратковременной

потенциации (КП) и ДП популяционного пика, вызываемого стимуляцией радиального входа, могут являться показателями способностей животных ориентироваться в водном лабиринте: коэффициенты корреляций между этими величинами и латентностью достижения скрытой платформы составили -0.65, (Р<0.005, N=17) и -0.54 (Р<0.03, N=17). Значимая корреляция наблюдалась также между латентностью достижения платформы и величиной КП синаптического входа из слоя ориенс (-0.54, Р<0.03, N=16). Напротив, КП и ДП популяционного ВПСП не коррелировали с поведенческими параметрами обучения (например, корреляции, латентности достижения платформы с величинами КП и ДП в радиальном входе были равны 0.1, Р>0.69, N=17 и -0.08, Р>0.75, N=17). В этой связи в последующих экспериментах в качестве меры синаптической пластичности использовали ДП популяционного пика.

3.2 Перерезка фимбрии и форникса нарушает ориентировку в водном лабиринте и увеличивает вызванную эпилептиформную активность, однако не влияет на величину ДП. Так как

инъекции в МС нейротоксина не приводили к ухудшению способностей животных к обучению, с целью вызова более значительных нарушений во второй экспериментальной серии проводили хирургическую перерезку фимбрии и форникса (ФФ) - основного нейронального пути из МС в гиппокамп. Животные были разделены на пять групп: 1) с двухсторонней перерезкой фф (ФФП, N=7); 2) и 3) с перерезкой ФФ и последующей пересадкой в гиппокамп холинергической (ФФП+АХ, N=8) и нехолинергической (ФФП+Гипп, N=8) эмбриональной ткани; 4) неоперированные животные (КОНТ1, N=5); 5) животные с

ложной операцией, во время которой проводили все процедуры группы ФФП, исключая перерезку фимбрии и форникса (КОНТ2, N=7). Животных тестировали в водном лабиринте, после чего одну гомосферу мозга использовали в электрофизиологических экспериментах, а вторую для измерения уровня холинергических маркеров в гиппокампе.

Активность холинацетилтрансферазы в группе ФФП составляла лишь 25% от его активности в группе КОН, что свидетельствует о значительном снижении холинергической иннервации гиппокампа после перерезки ФФ. В группах с трансплантантами (ФФП+АХ и ФФП+Гипп) наблюдалось восстановление уровня активности фермента по сравнению с ФФП (до 50% контроля), однако уровень отличия от ФФП достиг статистической значимости (Р<0.05) только для группы с холинергическими трансплантатами.

Поведенческое тестирование в водном лабиринте проводили в два этапа: через 3 недели и 3 месяца после операции трансплантации. Во время первого этапа животные контрольных групп (КОНТ1 и КОНТ2) быстро обучались нахождению скрытой платформы, тогда как животные группы ФФП, а также групп с трансплантатами (ФФП+АХ и ФФП+Гипп), показали плохой уровень обучаемости. Аналогичные результаты были получены также во время второго этапа тестирования. Таким образом, операция по перерезке фимбрии и форникса значительно ухудшала обучаемость животных, однако пересадки как холинергической, так и гиппокампальной эмбриональной ткани не способствовали ее восстановлению.

Электрофизиологические исследования проводили через 24 недели после завершения второго этапа поведенческих

экспериментов. Тетанизацию афферентных волокон проводили с использованием тета-подобного паттерна (рис. 1, Б, 8). Вопреки ожиданиям, в обоих синаптических входах (из слоев ориенс и радиального) величина ДП была с высокой степенью достоверности одинакова у животных всех экспериментальных групп. Так, значимость различий величин ДП в группах ФФП и КОНТ1 входа из радиального слоя была Р>0.45.

Более чувствительной к операции перерезки ФФ оказалась вызванная эпилептиформная активность в радиальном входе: ее величина в группе ФФП после тетанизации была значительно больше, чем в группе КОНТ1 (Р<0.05). Пересадка холинергической ткани уменьшала эпилептиформную активность до контрольных значений, в то время как нехолинергическая ткань не приводила к таким изменениям. Вызванная эпилептиформная активность в афферентном входе ориенс была одинакова для всех экспериментальных групп.

Таким образом,'. несмотря на снижение в результате перерезки фимбрии и форникса уровня холинергической иннервации гиппокампа и сопутствующее ухудшение способности животных к пространственной ориентировке, величина ДП в гиппокампе не изменяется, тогда как вызванная эпилептиформная активность в радиальном слое возрастает.

4, Нарушение развития зубчатой фасции путем перинатальной инъекции антимитотнческого агента метилазоксиметанола (МАМ) Перспективным подходом к изучению роли различных структур в организации деятельности мозга является селективное воздействие на развитие этих структур во время эмбриогенеза. Поскольку различные структуры образуются в процессе развития животного последовательно, ограниченное по времени воздействие факторов,

блокирующих деление клеток, селективно нарушает развитие тех или иных структур мозга. Использование в этих целях химических веществ с антимитотической активностью может рассматриваться в качестве модели медикаментозной или алкогольной интоксикации in utero.

Одним из наиболее эффективных антимитотических веществ является метилазоксиметанол (МАМ). После разовой инъекции МАМ основная гибель нейронов наблюдается в период от 2 ч до 24ч, с максимумом через 12 ч, что обусловливает селективность воздействия вещества (Matsumoto et al„ 1972).

К 18-19 эмбриональному дню формирование основных подкорковых структур мозга, а также новой коры, в основном закончено, в то время как зернистые клетки зубчатой фасции находятся в процессе интенсивного деления. Наиболее интенсивное образование гранулярных клеток зубчатой фасции происходит в период с Е19 по Р5. В этот же период (РЗ-Р5) происходит образование синаптических контактов между волокнами основного афферентного входа в ЗФ - перфорантного пути, и дендритами гранулярных нейронов. Инъекция МАМ на восемнадцатый эмбриональный день (El8) в дозе 25 мг/кг нарушает у потомства выработку активного избегания (Di Luca et al., 1994). Причина подобных нарушений пока не известна. Можно предположить, однако, что они связаны с нарушением развития гранулярных клеток и/или изменением свойств афферентных синаптических путей. Для проверки этих предположений мы изучали синаптическую пластичность латерального и медиального пучков перфорантного пути (ЛПП и МПП соответственно) у животных, подвергшихся в период интенсивного нейро- и синаптогенеза в ЗФ воздействию антимитотического агента МАМ (15 мг/кг). Контролем служили животные, которым инъецировали аналогичный объем

физиологического раствора. Инъекции проводили в перинатальный период развития животных: самкам на 19-ом и 21-ом дне беременности (Е19 и Е21), а затем потомству в 1, 3 и 5 день после рождения (Р1, РЗ, и Р5). При достижении животными 2-х месячного возраста проводили тестирование выработки пассивного избегания, после чего одну гомосферу мозга животных использовали в электрофизиологических экспериментах, а вторую для гистологического контроля. Во время электрофизиологических экспериментов тестировали величину ФП при различных силах афферентной стимуляции (кривые вход-выход), парную фасилитацию и депрессию ответов, а также длительную посттетаническую потенциацию и депрессию, вызываемую совместной тетанизацией ЛПП и МПП (рис. 1, Б, паттерн 3).

В согласии с данными других авторов, инъекции МАМ в этот период вызывали существенное нарушение выработки условной реакции пассивного избегания (Р<0.03). Электрофизиологическое тестирование показало, что при этом происходило существенное уменьшение величины ответов, вызванных стимуляцией МПП, особенно при использовании для тестирования сильных стимулов (50% от максимальных и более).

Синаптическая пластичность также была нарушена. У животных контрольной группы, в согласии с данными других авторов, в ЛПП наблюдалась парная фасилитация, в то время как в МПП парная депрессия вызванных ответов. Воздействие МАМ изменяло вид синаптической пластичности в ЛПП и парная фасилитация замещалась на парную депрессию (средняя достоверность отличий для межстимульных интервалов от 50 до 500 мс Р<0.05). Парная депрессия в МПП не изменялась. Длительная пластичность также изменялась в результате инъекций: в МПП контрольных животных тетанизация приводила к развитию

значительной ДП, тогда как у экспериментальных животных такая же тетанизация приводила к развитию длительной депрессии. Эффект воздействия МАМ был высокодостоверным (Р < 0.0001) на протяжении всего времени регистрации вызванных ответов после тетанизации (> 1 ч). Изменения электрофизиологических показателей и пластичности волокон перфорантного входа не сопровождались видимыми изменениями структуры ЗФ.

ВЫВОДЫ

1. Совместная (ассоциативная) тетанизация афферентных волокон становится менее эффективной для вызова ДП в случае продолжительной предварительной активации кондиционирующего входа.

2. Высокая эффективность ассоциативных тетанизаций в области CAI при сочетании раздражений базальных и апикальных входов обусловлена в значительной степени активацией кондиционирующими стимулами эндогенной холинергической системы.

3. Высокая эффективность тетанизаций, воспроизводящих паттерн тета-ритма (короткие пачки стимулов, следующие с интервалом около 200 мс), критически зависит от активации эндогенной ГАМК-ергической системы. Основной механизм этой зависимости связан с подавлением быстрого ГАМКл-зависимого компонента ТПСП в ответе на тестирующую стимуляцию при его наложении на медленный ГАМКв-зависимый компонент ТПСП от кондиционирующего стимула.

4. Раздражение афферентных входов в область CAI пачкой из нескольких десятков стимулов вызывает гетеросинаптическую

кратковременную депрессию, максимально выраженную при следовании стимулов с частотой около 5 Гц. Механизмы этого эффекта связаны с активацией эндогенной холинергической системы, действующей через мускариновые М1 рецепторы.

5. Индукция ДП в области CAI как гомосинаптическими, так и ассоциативными паттернами тетанизаций, приводит к изменению величины ПФ, что согласуется с пресинаптической моделью локализации механизмов поддержания ДП. В случае гомосинаптической ДП вклад пресинаптических факторов в процесс поддержания ДП больше, чем при вызове ДП ассоциативным паттерном.

6. Насыщение ранней фазы ДП серией гомосинаптических тетанизаций не является устойчивым. Через 1-2 часа после насыщения дополнительная тетанизация может вновь индуцировать ДП, содержащую как раннюю, так и более поздние фазы, что свидетельствует о смене в течение указанного периода механизмов поддержания ДП.

7. Перерезка фимбрии и форникса, приводящая к снижению уровня холинергических маркеров в гиппокампе и значительному ухудшению способности животных к обучению пространственной ориентировке, сопровождается повышением вызванной эпилептиформной активности, однако не влияет на величину гомосинаптической ДП в области CAI гиппокампа.

8. Перинатальная инъекция антимитотического агента МАМ, приводящая к нарушению выработки условной реакции пассивного избегания, существенно изменяет свойства ЛПП и МПП. В МПП происходит уменьшение ответов и замещение ДП на длительную депрессию, а в ЛПП замещение ПФ на парную депрессию.

Таким образом, в работе впервые систематически изучены клеточные механизмы высокой эффективности физиологически адекватных паттернов афферентной активации в процессе инициации синаптической пластичности гиппокампальных путей. Физиологическими методами показано различие механизмов поддержания ранней и более поздних фаз ДП. Исследованы изменения гиппокампальной синаптической пластичности при дисфункциях обучения и памяти вследствие нарушения субкортикальной иннервации гиппокампа взрослых животных, а также при экспериментальном нарушении развития мозга.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Давлетшин Р.Н., Клещевников A.M., Иванов Н.Б., Воронин Л.Л. Длительная потенциация возбуждающих постсинаптических потенциалов после внутриклеточной тетанизации. В кн: Интегративная деятельность нейрона: молекулярные основы. Москва; 1988: с.28.

2. Клещевников A.M., Воронин Л.Л. Нарушение ассоциативной длительной потенциации в гиппокампе после тетанизации подкрепляющего входа. Нейрофизиология; 1989, 21: 636-643.

3. Клещевников A.M. Длительная потенциация в гиппокампе: связь с сетевыми факторами. XXVII Совещание по проблемам высшей нервной деятельности, посвящ. 140-летию со дня рождения акад. И.П.Павлова, Ленинград, октябрь, 1989 г., Наука, с. 23-25.

4. Воронин Л.Л., Давлетшин Р.Н., Иванова Е.И., Клещевников A.M., Кудряшов И.Е., Федоров Н.Б. Длительная фасилитация после микростимуляции в гиппокампальных срезах мышей. Докл. АН СССР; 1989, 305: 1015-1019.

5. Клещевников A.M., Иванова Е.М. Влияние пикротоксина и продолжительности кондиционирования на индукцию ассоциативной длительной потенциации в области CAI гиппокампа мышей in vitro. Нейрофизиология; 1990, 22: 215-223.

6. Деревягин В.И., Иванова Е.М., Клещевников A.M., Кудряшов И.Е., Кунт У., Митюшкин М.В., Федоров Н.Б., Хесс Г., Воронин Л.Л. Длительная потенциация в гиппокампе: механизмы и условия возникновения. В кн: Мозг и поведение. М.Г. Айрапетьянц (ред.) Наука, М.; 1990: с.337-349.

7. Давлетшин Р.Н., Иванова Е.М., Клещевников A.M., Кудряшов И.Е„ Кунт У., Федоров Н.Б., Хесс Г. и Воронин JI.JI. Межклеточное взаимодействие и длительная потенциация в гиппокампе. В кн. „Межклеточное взаимодействие". Материалы конференции. Каунас, 1990.

8. Клещевников A.M., Федоров Н.Б., Воронин Л.Л. Подавление "быстрого" ТПСП при наложении его на "медленный" ТПСП как возможная причина прайминга в гиппокампе мыши. Нейрофизиология; 1990, 22: 730-739.

9. Voronin L.L., Kleschevnikov A.M., Fedorov N.B., Ivanova E.M. A study of temporal requirements of associative long-term potentiation in hippocampal slices. In: VIII Int. Neurobiol. Symposium. Magdeburg; 1990.

Ю.Кицелло B.B., Клещевников A.M., Воронин Л.Л. Участие возвратного торможения в эффекте "прайминга" в гиппокампе. В кн: Некоторые проблемы современной физиологии. Тез. докл. Научн. Совета "Физиология человека и животных" АН УССР; Донецк, 1991: с.ЗЗ.

Н.Воронин Л.Л., Гусев А.Г., Кицелло В.В., Клещевников A.M., Кунт У. Исследование механизмов гиппокампальной длительной потенциации в переживающих срезах мозга, как модели обучения. Материалы всесоюзн. Симпоз., Киев; 1991: с.7-8.

12.Клещевников A.M., Кицелло В.В. Участие прямого и возвратногр торможения в эффекте "прайминга" в гиппокампе. Нейрофизиология; 1992, 24: 115-121. .'

13.Kleschevnikov A.M., Marchbanks R.M. Theta-like stimulation induces a heterosynaptic short-term depression of the population spike amplitude in the CA1 hippocampal region. Proc. Fifth Conf. on the Neurobiol. of Learning and Memory. Irvine, California; 1992.

M.Aniksztejn L., Kleschevnikov A.M., Ben-Ari Y. Carbachol potentiates NMDA current via protein kinase С in rat hippocampal slices. Soc. Neurosci. Abstr.; 1992, 18: 256.

15.Aniksztejn L., Kleschevnikov A.M., Ben-Ari Y. Enhancement of NMDA currents by charbachol is mediated by protein kinase C. Eur. Neurosci. Ass. Abstr.; 1992, 15: 119.

16.Kleschevnikov A.M., Marchbanks R.M. Behavioral parameters of the spatial memory correlate with the potentiation of the population spike, but not with the population excitatory potential, of the CAI region in rat hippocampal slices. Neurosci. Lett.; 1993,152: 125-128.

17.Kleschevnikov A.M., Marchbanks R.M. Heterosynaptic short-term depression of the population spike amplitude in the pyramidal layer of the CA1 hippocampal region evoked by a theta-like tetanization. Brain Res.; 1993,611:295-299.

18.KIeschevnikov A.M., Sinden J., Marchbanks R.M. Fimbria-fornix lesions impair spatial performance and induce epileptic-like activity but do not affect long-term potentiation in the CA1 region of rat hippocampal slices. Brain Res.; 1994, 656: 221-228.

19.Kozhemyakin M.B., KJeschevnikov A.M. The Ml antagonist pirenzepine suppresses heterosynaptic STD in the CA1 region. NeuroReport; 1994, 5: 1670-1672.

20. Kuhnt U., Kleschevnikov A.M., Voronin L.L. Long-term enhancement of synaptic transmission in the hippocampus after tetanization of single neurones by short intracellular current pulses. Neurosci.Res.Comm.; 1994, 14: 115-123.

21.Клещевников A.M. и Воронин Л.Л. Повторная индукция длительной потенциации после ее насыщения в переживающих срезах гиппокампа крыс. Доклады Академии Наук; 1995, 340: 694696.

22.Sokolov M.V. and Kleschevnikov A.M. Atropine suppresses associative LTP in the CA1 region of rat hippocampal slices. Brain Res.; 1995, 672: 281-284.

23.Kleshchevnikov A.M., Sokoiov M.V., Voronin, L.L., Dawe G.S. and Stephenson J.D. Transient reduction of paired-pulse facilitation (PPF) reveals an earlier phase of long-term potentiation (LTP) with presynaptic involvement. Eur. J. Neurosci., 1995, Suppl. 8, 149

24.Соколов М.Б. и Клещевников A.M. Атропин подавляет ассоциативную потенциацию в гиппокампе. Физиологический ж. им. И.М. Сеченова, 1995, 81: 34-38.

25.Voronin L.L., Byzov A., Kleschevnikov A.M., Kozhemyakin M.B., Kuhnt U., Volgushev M. Neurophysiological analisis of long-term potentiation in mammalian brain. Behav. Brain Res.; 1995; 66: 45-52.

26.Соколов М.Б. и Клещевников A.M. Атропин подавляет длительную потенциацию в синаптическом входе stratum oriens -СА1 область в срезах гиппокампа крыс. Материалы третьих научных чтений им. акад. АМН Саркисова С.А. и симпозиума „Современные представления о структурно-функциональной организации мозга". Москва, 1995:109.

27.Kleschevnikov A.M., Kuhnt U., Voronin, L.L. Quantal analysis reveals no differences in expression mechanisms of early and late phases of long-term potentiation. In: Fourth IBRO World Congress of Neuroscience, Kyoto, Japan. Abstracts, Rapid Communications, Oxford, New York, 1995: 201.

28.Sokoiov M.V., Dawe G.S., Kleschevnikov A.M., Voronin L.L. and Stephenson J.D. Lateral and medial perforant path projections to the adult dentate gyrus are affected differently by exposure to the methylazoxymethanol (MAM) during perinatal granule cell neurogenesis. Eur. J. Neurosci., 1996: 34.

29.Kleschevnikov A.M., Sokoiov M.V., Kuhnt U., Dawe G.S., Stephenson J.D. and Voronin, L.L. Changes in paired-pulse facilitation correlate with induction of long-term potentiation in area CA1 of rat hippocampal slices. Neuroscience; 1997, 76: 829-843.

30.Voronin, L.L., Kleschevnikov A.M., Sokoiov M.V., Kasyanov A.M., Astrelin A. V., Rossokhin A.V. Synaptic mechanisms of the early and late phases of hippocampal long-term potentiation (LTP). XXXIII International congress of physiological sciences, St. Petersburg, 1997: L075.03.

31.Sokoiov M.V., Kleschevnikov A.M. Atropine suppresses associative long-term potentiation in hippocampus. Neurosci. Behav. Physiol., 1997, 27: 225-228.

32.Dawe G.S., Sokoiov M.V., Kleschevnikov A.M., Di Luca M., Voronin, L.L., Cattabeni F. and Stephenson J.D. Paired-pulse phenomena and LPT/LTD in the lateral and medial perforant paths of adult rat dentate gyrus after perinatal methylazoxymethanol treatment. XXXIII International congress of physiological sciences, St. Petersburg, 1997: P075.40.

33. Клещевников A.M. Синаптическая пластичность в гиппокампе при афферентной активации, воспроизводящей паттерн тета-ритма (тета-пластичность). Журнал высш. нервн. деят., 1998, № 1, с. 3-17.