Трехмерная организация синапсов в поле САЗ гиппокампа при стрессе и пространственном обучении крыс

Краев, Игорь Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Трехмерная организация синапсов в поле САЗ гиппокампа при стрессе и пространственном обучении крыс
ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Трехмерная организация синапсов в поле САЗ гиппокампа при стрессе и пространственном обучении крыс"

На правах рукописи

Краев Игорь Владимирович

ТРЕХМЕРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СИНАПСОВ В ПОЛЕ САЗ ГИППОКАМПА ПРИ СТРЕССЕ И ПРОСТРАНСТВЕННОМ ОБУЧЕНИИ КРЫС

03.00.02 - Биофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Пущино - 2005

Работа выполнена в Институте Биофизики Клетки РАН, г. Пущино

Научный руководитель:

доктор биологических наук Попов Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Мошков Дмитрий Алексеевич

доктор биологических наук Семенова Татьяна Павловна

Ведущая организация: Кафедра Высшей Нервной

Деятельности биологического факультета МГУ

Защита диссертации состоится « 6 » июля 2005г в 16 ч на заседании Диссертационного совета Д 002 093 01 в 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 НЦБИРАН по адресу. 142290, Московская область, г Пущино, ул. Институтская 3, ИТЭБ РАН.

Автореферат разослан « » _ 2005г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

Н.Ф Панина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В настоящее время процессы обучения и формирования памяти связывают с пластичностью контактов между нейронами, в том числе со структурными изменениями синапсов Согласно Бэйли и Кэнделу пластичность синапсов может быть разделена на 2 категории: 1) изменение уже существующих синапсов; и 2) изменение межнейронных связей, за счет образования новых синапсов или утраты существующих (Bailey and Kandel 1993, Bailey et al., 2000) Считается, что синаптическая пластичность связана с пластичностью дендритных шипиков, поскольку до 90% всех возбуждающих аксо-дендритных синапсов гиппокампа располагается на дендритных шипиках.

Ключевая роль гиппокампа в обеспечении таких функций мозга, как обучение и память (Виноградова, 1975, Vinogradova, 2001; Squire, 1992; Eichenbaum, 2001) находит отражение в значительных структурных изменениях синаптических контактов в гиппокампе, в том числе дендритных шипиков пирамидных нейронов поля САЗ при пространственном обучении (Jung et al., 1994; Moser et al, 1993; 1995; Ramirez-Araaya et al, 1999; 2001) и воздействии стресса (McEwen, 1999). В поле САЗ гиппокампа локализуются гигантские синапсы, образованные между гигантскими расширениями (varicosity) на мшистых волокнах и «колючими шишками». Мшистые волокна являются немиелинизированными аксонами гранулярных клеюк зубчатой фасции «Колючие шишки» (thorny excrescence), представляют собой специализированные выросты мембраны апикальных дендритов пирамидных нейронов поля САЗ в их проксимальной области Впервые они были описаны Рамон-и-Кахалом в начале прошлого века (Ramon у Cajal, 1911)

Широко обсуждается функциональная значимость изменений формы и размеров шипиков (Marrone and Petit, 2002; Hayashi and Majewska, 2005), величины и структуры постсинаптических уплотнений (Rusakov et al., 1997, Eyre et al, 2003). Противоречивость результатов, получаемых при изучении структурной пластичности синаптических контактов с использованием разнообразных моделей изменения функционального состояния тех или иных структур мозга, определяется, по всей видимости, не полной адекватностью используемых методов морфологического анализа. В ЦНС размеры дендритных шипиков подавляющего большинства синапсов слишком малы для точной оценки их количественных параметров свето-микроскопическими методами, включая конфокальную лазерную сканирующую микроскопию Вместе с тем, результаты количественного анализа и реконструирования различных субклеточных структур на основе одиночных ультратонких срезов дают слишком большую ошибку (Coggeshall and Lekan, 1996). В последнее время появляется все больше работ по трехмерной (3D-three-dimensional) реконструкции и стереологическому анализу рйМч^М^^^^вМйк! Ьпипиков, других компонентов синапсов, субклеточных |трукту^. пщу^ц^,

В случае гигантских синапсов поля САЗ гиппокампа достоверные данные об их размерах и структуре можно получить, только применяя методы реконструкции. С появлением современных компьютеров и специального программного обеспечения, а также с развитием технологии изготовления серийных ультратонких срезов, стало возможным получить точные количественные характеристики и таких сложных структур, как «колючие шишки». Это позволяет сопоставить направленность пластических структурных изменений типичных и гигантских синаптических контактов, обусловленных изменениями функциональной активности.

Цель работы

Целью настоящей работы явилось исследование влияния пространственного обучения и воздействия иммобилизационного стресса на трехмерную организацию «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа крыс.

Основные задачи исследования

1 С помощью метода трехмерной реконструкции на основе серийных ультратонких срезов провести качественный сравнительный анализ «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа крыс при различных функциональных состояниях мозга у животных следующих групп" контрольной, после иммобилизационного стресса, после обучения в водном лабиринте Морриса и группы после иммобилизационного стресса с последующим обучением в водном лабиринте

2. Провести анализ изменения количества «колючек» на «колючих шишках», объема и площади поверхности «колючих шишек» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа контрольной и экспериментальных групп животных.

3. Провести анализ изменения количества постсинаптических уплотнений (ПСУ), их площади поверхности и пропорции пятнистые/перфорированные ПСУ в «колючих шишках» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа контрольной и экспериментальных групп животных.

4. Провести количественный анализ мультивезикулярных телец в «колючих шишках» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа контрольной и экспериментальных групп животных.

Научная новизна

Продемонстрирована структурная лабильность «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа. В результате обучения отмечено увеличение объема «колючих шишек», числа колючек в них, количества и площади и доли перфорированных постсинаптических уплотнений, а также увеличение количества мультивезикулярных телец. После длительного иммобилизационного стресса

происходит ретракция «колючих шишек» с уменьшением их объема и количества мультивезикулярных телец, но при этом не происходит уменьшения площади постсинаптических уплотнений Обучение после стресса приводит к более быстрому восстановлению объема «колючих шишек» и дополнительному увеличению площади постсинаптических уплотнений. Количество мультивезикулярных тел в «колючих шишках» уменьшается после стресса и увеличивается после обучения. Полученные данные расширяют представления о нейроанатомических основах пластичности синапсов, что может быть актуально при изучении свойств пластичности центральной нервной системы.

Научно-практическая ценность

Изучение синаптической пластичности может быть использовано при изучении различных патологий нервной системы (ишемия, эпилепсия и т.д.), исследования процессов обучения и формирования памяти, а также влияния на них факторов стресса.

Апробация диссертации

Основные результаты диссертационной работы были представлены на заседании секции «Нейронаука и межклеточные взаимодействия» Ученого совета ИТЭБ РАН (17 мая 2005г.), конференциях: "Колосовские чтения - 2002", IV Международная конференция по функциональной нейроморфологии (29-31 мая, Санкт-Петербург, 2002); 8-ая Пущинская конференция молодых учёных (17-21 мая, Пущино, 2004); 4lh Forum of European Neuroscience (10-14 July, Lisbon, Portugal, 2004); The World of the Synapse: Molecular Basis, Pathology and Drug Discovery (9-12 December, Gif-sur-Yvette, France, 2004); 18ш National Meeting of the British Neuroscience Association (3-6 April, Brighton, England, 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения,

выводов и списка литературы. Диссертация изложена на __ страницах,

содержит _ таблиц и рисунков. Список литературы включает _

наименований.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Подготовка животных, экспериментальные модели

Часть исследования, связанная с подготовкой животных и мониторингом поведения, выполнена коллегами по совместному проекту в Ciudad Universitaria, Испания.

Работа проведена на взрослых крысах Wistar (самцах) (Harían Ibérica, Spain) массой 250 ± 25г. Перед экспериментом всех животных приручали в течение трех дней. В работе использовали четыре группы крыс (Рис. 1):

A) Контрольные животные (п=4), их ежедневно приручали, но не подвергали ни стрессу, ни обучению.

Б) Животные, которых подвергали пространственному обучению в водном лабиринте (Morris et al., 1982) (п=4) Обучение состояло из сессии приобретения навыка (8 попыток) и последующей через 24 часа сессии повторного обучения (4 попытки). Через 15 минут после последней попытки проводили фиксацию мозга животных.

B) Животные, в течение 21 дня подвергавшиеся хроническому иммобилизационному стрессу (п=4), 6 часов иммобилизации в день. Через 2 дня после окончания стрессового воздействия проводили фиксацию мозга животных.

Г) Животные, подвергавшиеся хроническому иммобилизационному стрессу (см. пункт В), с которыми через 24 часа после стресса проводили обучение в водном лабиринте (см. пункт Б) (п=4).

Дни 1-21

День 23 День 24

Хронический стресс

t f 15 мин

Без воздействия Без обучения (только приручение)

t t 15 мин

Без воздействия Обучение Повторное обучение

t t 15 мин

Хронический стресс Без обучения (только приручение)

Обучение

Г15 Повторное обучение

мин

Перфузия

Рис. 1 Протокол эксперимента для всех четырех групп животных. А - контроль, Б - обучение в водном лабиринте, В - иммобилизационный стресс, Г - иммобилизационный стресс + обучение в водном лабиринте.

Подготовка образцов для световой и электронной микроскопии

Через 15 минут после заключительной сессии повторного обучения или после процедуры приручения (в зависимости от экспериментальной группы) животных глубоко анестезировали пентобарбиталом натрия (100 мг/кг). Предварительную фиксацию мозга проводили методом транскардиальной перфузии кровеносного русла (прокачка через аорту физиологического раствора и фиксатора под наркозом) фиксатором (3% формальдегид, 0.5% глутаральдегид, 0.1М Na-какодилатный буфер (pH = 7.2-7.4)). После перфузии животных декапитировали, вскрывали черепную коробку, выделяли головной мозг и выделяли гиппокамп. Среднюю область дорсального гиппокампа резали на слайсы толщиной примерно 150-250 цш перпендикулярно продольной оси (коронарные срезы) и фиксировали в течение суток при комнатной температуре в 2 5% растворе глутаральдегида на 0 1М Na-какодилатный буфере (рН-7.2-7.4) Постфиксировали в 1% растворе четырехокиси осмия на 0.1М Na-какодилатный буфере (pH = 7 2-7 4) в течение 2 часов при комнатной температуре. Далее образцы обезвоживали в серии возрастающих по концентрации растворов этанола и 100% ацетоне и заключали в смолу эпон-аралдит (Araldite М - 22 5 мл, Ероп 812 - 22.5 мл, Epon Hardener DDSA - 60 мл, Epon Accelerator DMP 30 - 0.6 мл) Блоки полимеризовали при 60°С в течение 1,5-2 суток.

Метод получения серийных ультратопких срезов

Серийные срезы готовили в проксимальной области апикальных дендритов нейронов поля САЗ гиппокампа, приблизительно в 20 цм от сомы нейронов (Chicurel and Harris, 1992; Sandi et al, 2003, Stewart et al., 2005). На требуемом участке, используя левый край стеклянного ножа как фрезу, затачивали призму высотой около 50 цт, которая на всем протяжении имела прямоугольное сечение: одна сторона такого прямоугольника была 20-30 (im, а другая не менее 100 цш. Ультратонкие срезы толщиной около 70 пш готовили на ультрамикротоме с помощью алмазного ножа Diatome, экспериментально подбирая оптимальную скорость резки, чтобы исключить вибрацию. При этом срезы в виде непрерывной ленты располагались на поверхности ванночки ножа, заполненной водой. При возникновении необходимости расправить срезы, снижали поверхностное натяжение воды путем добавления в ванночку 2-5% раствора этанола или метанола. Ленты срезов с помощью ресничек разбивали на фрагменты, которые вылавливали на бленды, покрытые пленкой из пиолоформа (Pioloform).

Электронная микроскопия

Срезы контрастировали раствором уранилацетата (насыщенный раствор в 70% спирте) в течение 10-20 минут, дополнительно окрашивали в течение 10-20 минут в растворе цитрата свинца по Рейнольдсу (Гаер, 1974) Для реконструкции произвольно выбирали сегменты дендритов в слое stratum lucidum. Местонахождение типичных «колючих шишек» определяли согласно работе Gonzales с соавторами (2001). Соответствующие участки серий срезов снимали в электронном микроскопе при увеличении *6000, негативы проявляли и сканировали при разрешении 1200 dpi.

Тестирование увеличения проводили с помощью специальной реплики 2160 линий/мм. Толщину срезов определяли по методу Fiala and Harris (2001).

Трехмерная реконструкция и анализируемые параметры, программное обеспечение

Компенсацию деформаций на электронно-микроскопических изображениях осуществляли выстраиванием (выравниванием) изображений с помощью программы SEM Align 1.26b, разработанной Dr. John Fiala (Бостонский университет, США, http://www svnapses.bu.edu/).

Для осуществления трёхмерных реконструкций использовали программу IGL Trace 1.26b, разработанную Dr. John Fiala, и предварительно выровненные серии. Для создания трехмерных реконструкций в программе на каждом срезе вручную рисовали контуры сегмента дендрита с колючими шишками, аксонами, гладким и шероховатым ретикулумом, аппаратом Гольджи, постсинаптическими уплотнениями и митохондриями Трехмерные реконструкции и количественные данные (объем, площадь поверхности и количество реконструированных структур) получали на основании контуров при помощи этой же программы.

На основе трехмерных реконструкций дендритных сегментов были проведены следующие измерения:

1) Количество «колючек» в «колючей шишке»

2) Объем «колючих шишек», цт3

3) Площадь поверхности «колючих шишек», цт2

4) Количество ПСУ в «колючей шишке»

5) Площадь поверхности ПСУ, цт2

6) Процент перфорированных ПСУ

7) Процент площади поверхности «колючих шишек» занимаемой ПСУ

8) Количество мультивезикулярных тел в сегменте апикального дендрита

9) Количество мультивезикулярных тел в «колючей шишке»

Статистическая обработка количественных данных Для статистических расчетов использовали пакет программ Origin 7.0 и Statistica. Для проверки соответствия полученного распределения данных нормальному распределению использовали критерий Колмогорова-Смирнова. Достоверность различий данных определяли при помощи теста One-Way ANOVA (Tukey's test), уровень достоверности р<0.05. Количественные данные представлены значениями среднего арифметического +/- ошибка среднего

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Анализ обучения животных двух экспериментальных групп

В нашем эксперименте пространственное обучение животных в водном лабиринте Морриса проходило практически одинаково успешно как в группе, не подвергавшейся предварительно стрессорному воздействию, так и в группе после стресса Уже через шесть попыток отсутствовали достоверные различия между пройденными расстояниями у животных после стресса и животных, не подвергавшихся стрессу (Рис. 2А) Также не было значимых различий при выполнении повторной обучающей задачи во второй сессии обучения (Рис. 2Б) Однако, ранее было показано, что хронический иммобилизационный стресс вызывает ухудшение обучаемости в водном лабиринте (Venero et al., 2002; Sandi et al., 2003).

Таким образом, в нашем эксперименте иммобилизационный стресс, предшествовавший обучению, существенно не повлиял на выполнение задачи пространственного ориентирования.

з А

о 2500

О S

В 2000

О 1500

св а о

О 1000

3 sot

о а

с О

-•— обучение

в стресс + обучение

3 4 5 6 номер попытки

z Б

. 1800 ®

1 1600

О 1400-

& 1200 О

1000 ® 800 -

2 600 ф

II 400 >Х

О 200

а.

С о

-«— обучение

^ стресс + обучение

10 11 номер попытки

Рис. 2 Результат воздействия хронического стресса на пространственное обучение в водном лабиринте Морриса (Morris et al, 1982), п=4 в обеих группах. А. Первая тренировочная сессия из восьми попыток (1-8). Б. Через 24 часа повторное обучение из четырех попыток (9-12).

2. Ультраструктура и трехмерная организация «колючих шишек», локализованных в проксимальной области апикальных дендритов пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа.

Слой stratum lucidum поля САЗ гиппокампа всех животных характеризуется наличием гигантских пресинаптических бутонов аксонов (или мшистых волокон) гранулярных клеток (Sousa et al., 2000), образующих синаптические контакты с «колючими шишками» в проксимальной области апикальных дендритов пирамидных нейронов.

Какова ультраструктурная организация «колючих шишек» дендритов нейронов поля САЗ? На Рис. 3 (А-Г) показаны «колючие шишки» (ТЕ), на которых располагаются «колючки» (Т or thorn). На «колючках» локализован асимметричный синаптический контакт с бутонами мшистых волокон. Расстояние от основания «колючей шишки» на дендрите до постсинаптического уплотнения в среднем составляет 2,9 цш и достигает 6,5 цт (Chicurel and Harris, 1992). У обычных шипиковых синапсов это расстояние существенно меньше. Так в поле СА1 гиппокампа оно составляет 0,83 цш (Harris and Stevens, 1989), в мозжечке - 1,19 цт (Harris and Stevens, 1988), в зрительной коре - 1,46 цт (Spacek and Hartmann, 1983).

При выполнении реконструкции сегмента дендрита с «колючей шишкой» на серии ультратонких срезов (см. Рис. 3 (А-Г)) была получена структура показанная на Рис. 4.

Внутри «колючих шишек» присутствуют (см. Рис. 3 Д-Е) цистерны гладкого и шероховатого ретикулума, свободные полирибосомы, митохондрии и микротрубочки Также в «колючих шишках» находятся мультивезикулярные тельца, или эндосомы (Cooney et al., 2002). Свободные полирибосомы встречаются в 95% «колючих шишек» (Chicurel and Harris, 1992), что говорит о наличии активного локального синтеза белка. В других типах шипиков полирибосомы встречаются гораздо реже: в мозжечке - в 13% шипиков (Spacek, 1985); в зубчатой фасции - в 20% шипиков (Steward, 1983); в зрительной коре - в 82% шипиков (Spacek, 1985) Свободные полирибосомы обеспечивают синтез, главным образом, цитозоль-растворимых и цитоскелетных белков, тогда как для синтеза интегральных белков необходим шероховатый ретикулум, а для их созревания требуется присутствие аппарата Гольджи.

Рис. 3 А-Г. Четыре последовательных среза (серия из 150 срезов) слоя stratum lucidum поля САЗ гиппокампа контрольного животного MFB - бутоны мшистых волокон, D - дендрит, Т1-ТЗ - три «колючки», ТЕ - «колючая шишка» Шкала = 1 цш Черные стрелки показывают основания ТЕ. Д-Е. Более высокое увеличение Рис ЗБ-В, показаны детали двух «колючек» rER - шероховатый эндоплазматический ретикулум, ER - гладкий эндоплазматический ретикулум, MVB - мультивезикулярные тельца (эндосомы), PR - полирибосомы, mt - микротрубочки, МТ - митохондрия, GB - гигантский бутон, AST - астроцит. Прозрачные стрелки на Рис ЗД-Е показывают слияние эндосом с постсинаптической мембраной «колючей шишки» через цистерны гладкого эндоплазм атического ретикулума. Шкала = 0 5цт

Митохондрии и микротрубочки отсутствуют во всех категориях обычных дендритных шипиков (грибовидные, тонкие, пеньковые и разветвленные). Тубулиновые микротрубочки, согласно данным Chicurel и Harris (1992), обычно находят в «колючих шишках» с числом «колючек» больше четырех Это, возможно, связано с тем, что «колючие шишки» большого размера и с большим числом ветвлений имеют более сложное строение цитоскелетного каркаса, необходимое для сохранения их формы и нормального функционирования клеточного транспорта (Black and Bass, 1989).

Рис. 4 Трехмерная организация «колючей шишки» контрольной крысы ПСУ - постсинаптическое уплотнение.

Присутствие митохондрий, полирибосом и микротрубочек в «колючих шишках» создает условия для локального синтеза и транспорта белка, что компенсирует относительную удаленность от источника белкового синтеза, находящегося в дендрите.

Мультивезикулярные тельца, или эндосомы (Cooney et al., 2002) образуются в диктиосомах как в соме нейронов, так и в дендроплазме, мигрируя в шипики (грибовидные, «колючие шишки») (Chicurel and Harris, 1992). Часто мультивезикулярные тельца бывают связаны с цистернами гладкого эндоплазматического ретикулума (см. Рис. 3(Д-Е)). Имеются данные, что мультивезикулярные тельца являются поставщиками субъединиц новых рецепторов и каналов (Bailey et al., 1992, Cooney et al, 2002). Их количество возрастает в процессе синаптогенеза и, предполагается, что они участвуют в формировании новых синапсов (MeWilliams and Lynch, 1981).

Таким образом, «колючие шишки» представляют собой сложные выросты мембраны дендритов, похожие на короткие дендритные веточки Они состоят из тонкого ствола, на котором располагаются «thorns» («колючки») - маленькие выросты, являющиеся аналогом обычных шипиков

3. Влияние хронического иммобилизационного стресса и обучения в водном лабиринте на трехмерную организацию «колючих шишек» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа крыс.

3.1. Изменение трехмерной организации «колючих шишек».

Чтобы выяснить, какие изменения происходят в организации «колючих шишек» после воздействия стресса и обучения выполнили реконструкцию >40 дендритных сегментов на каждую экспериментальную группу животных

На Рис. 5А-Г представлены примеры трехмерной реконструкции типичных проксимальных апикальных дендритных сегментов из слоя stratum lucidum для всех экспериментальных групп По внешнему виду дендритные сегменты каждой из трех экспериментальных групп имеют отличительные особенности по сравнению с контрольной группой (Рис. 5А) На Рис.5Б показана реконструкция сегмента дендрита пирамидного нейрона поля САЗ крысы после обучения, дендритный ствол выглядит крупнее с большим количеством «колючек» по сравнению с контролем. После стресса, количество «колючек» заметно меньше, чем в контроле (см. Рис. 5В). У крыс после стресса и обучения значительных различий по сравнению с контролем не наблюдается (Рис, 5Г).

Рис. 5 А-Г. Трехмерные реконструкции типичных дендритных сегментов слоя stratum lucidum поля САЗ гиппокампа крыс контрольной и трех экспериментальных групп. А - контроль, Б - обучение, В - стресс, Г - стресс + обучение. -

Рис. 6 А-Г. Трехмерные реконструкции типичных «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа контрольной и трех экспериментальных групп. А - контроль, Б - обучение, В - стресс, Г - стресс + обучение Шкала = 1 дт

При анализе большого числа отдельно взятых трехмерных реконструкций «колючих шишек» результаты полученные при качественном анализе дендритных сегментов полностью подтверждаются. На Рис. 6А-Г показаны примеры трехмерной реконструкции типичных «колючих шишек» из контрольной и экспериментальных групп Видно увеличение размеров «колючих шишек» у животных после обучения в водном лабиринте (Рис. 6Б) по сравнению с контрольными животными (Рис. 6А) После стресса размеры «колючих шишек» уменьшаются (Рис. 6В). При обучении крыс после стресса (Рис. 6Г) наблюдается восстановление размеров «колючих шишек» Важной ультраструктурной особенностью «колючих шишек» животных после пространственного обучения (Рис. 6Б) является появление многочисленных спинулоподобных и/или похожих филоподии структур на «колючках». Именно эти структуры обеспечивают рост «колючих шишек» и увеличение размеров после обучения

3.2. Количественный анализ «колючек» в «колючей шишке».

Подтверждаются ли качественные изменения «колючих шишек» количественными данными7

Данные количественного анализа (см Таблица 1) числа «колючек» на «колючую шишку» показывают, что у контрольных животных на «колючей шишке» размещается около 6 «колючек» и после обучения их число почти удваивается - около 10 колючек в «колючей шишке», что также видно на трехмерных реконструкциях (Рис. 5А-Б, 6А-Б) Хронический иммобилизационный стресс приводит к незначительному сокращению количества «колючек» до 5 После стресса с последующим обучением

количество «колючек» в «колючей шишке» было почти одинаково с

контрольными животными, средние значения: 5 4 и 5.8 соответственно. «

Таблица 1. Количество «колючек» в «колючей шишке», объем и площадь поверхности «колючих шишек» пирамидных нейронов слоя stratum lucidum поля САЗ гиппокампа контрольных и экспериментальных групп животных

Группа животных Количество «колючек» в «колючей шишке» Объем «колючих шишек», цт3 Площадь поверхности «колючих шишек», цт2

Контроль, п=24 5.8+/-0.4 1.2+/-0.2 10.4+/-1.3

Обучение, п=34 10 2+/-0.8** 1.6+/-0.3* 13.7 +/-1.9*

Стресс, п=56 5 +/- 0.6 0 7 +/-0.1* 5 7 +/- 0.7*

Стресс и обучение, п=41 5 4 +/- 0.6 1+/-0.1 7.7 +/- 1 2

п - количество проанализированных «колючих шишек». * - различия достоверны при р<0.05 по отношению к контролю. ** - различия достоверны при р' 0.01 по отношению к контролю

При измерении объема и площади поверхности «колючих шишек» не было выявлено значимых различий этих параметров внутри групп Однако между группами наблюдались статистически значимые различия В контроле средний объем составляет около 1.2 urn3 После обучения он увеличивается на 43% (см Таблица 1) После стресса объем «колючих шишек» уменьшается на 42% от контрольного значения При обучении в водном лабиринте крыс после стресса наблюдается восстановление объема «колючих шишек» до 1 цт3 (достоверных различий по сравнению с контролем нет). Подобным образом, площадь поверхности «колючих пшшек» увеличивается на 32% от контроля После стресса снижается на 45% от контроля При обучении крыс после стресса площадь поверхности «колючих шишек» восстанавливается до 7 7 цт2 (достоверных различий по сравнению с контролем нет)

Итак, наблюдается увеличение количества «колючек» на «thorny excrescence» после обучения. А также наблюдается изменение объема и площади поверхности «колючих шишек» в зависимости от функционального состояния- увеличение после обучения и уменьшение после стресса, причем после стресса и обучения наблюдается восстановление количественных параметров «колючих шишек» до контрольных значений

3.3. Количественный анализ постсинаптических уплотнений.

Изменяются ли количественные параметры постсинаптических уплотнений (ПСУ) на «колючей шишке» в зависимости от функционального состояния?

ПСУ - это активная зона химического синапса, в пределах которой происходит захват нейротрансмитгера. ПСУ локализуется на постсинаптической часта синапса. На ультраструктурном уровне ПСУ легко определяется по темному окрашиванию. Обычно выделяют несколько категорий постсинаптических уплотнений, которые могут быть условно представлены как: 1) Простые, или «пятнистые» ПСУ (macular postsynaptic densities) (Sorra and Harris, 1998; Harris, 1999; Hering and Sheng, 2001, Popov et al, 2003, 2004) и 2) Сложные а) перфорированные ПСУ (perforated postsynaptic densities) и б) сегментированные ПСУ (segmented postsynaptic densities) (Gemisman, 2000, 2004). Примеры трехмерных реконструкций двух основных типов постсинаптических уплотнений синапсов показаны на Рис. 7А-Б (1) «пятнистые» ПСУ (Рис. 7Б) и (2) перфорированные ПСУ (Рис. 7А).

Рис. 7 А-Г. Трехмерные реконструкции перфорированных (А) и пятнистых (Б) постсинаптических уплотнений Шкала = 0 5цт

Количественный анализ ПСУ показал (см Таблица 2), что после обучения наблюдается увеличение количества ПСУ в «колючей пташке» на 43% от контроля После стресса, уменьшение на 30% от контроля В группе после стресса и обучения отсутствовали достоверные различия по сравнению с контролем.

При анализе площади поверхности ПСУ, процента перфорированных ПСУ и площади поверхности «колючей шишки» занимаемой ПСУ отсутствовали значимые различия этих параметров внутри групп. При этом площадь поверхности ПСУ достоверно увеличивается во всех трех экспериментальных

группах животных по сравнению с контролем. Больше всего в группе обучения: на 66% от контроля. После стресса - на 10%, после стресса и обучения - на 21%.

Таблица 2. Изменение количества, площади поверхности ПСУ и пропорции пятнистые/перфорированные ПСУ в «колючих шишках» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа контрольных и экспериментальных групп животных.

Группа животных Количество ПСУ в «колючей шишке» Площадь поверхности ПСУ, цш2 Процент перфорированных ПСУ от общего количества ПСУ Площадь поверхности «колючей шишки» занимаемая ПСУ (%)

Контроль 9.6+/-0.8 0.27+/- 0.01 15.5+/-1.0 12 6

Обучение 13.7+/-1Л** 0.45+/-0.02** 37.5 +/- 0.9** 22.7

Стресс 6.7+/-1.1* 0.3+/-0.01** 24.3+/-1.7* 17.9

Стресс и обучение 8.8+/-1.1 0.33+/-0.02** 35.8 +/- 0.9** 18.9

* - различия достоверны при р<0.05 по отношению к контролю; ** - различия достоверны прир<0.01 по отношению к контролю.

Также после обучения в водном лабиринте наблюдается достоверное увеличение процента перфорированных ПСУ на 240% от контроля, после воздействия стресса на 57% от контроля и после обучения животных, подвергшихся воздействию стресса на 230% от контрольных значений.

Данные Таблицы 2 показывают, что пространственное обучение даже после стресса ведет к увеличению площади ПСУ относительно площади «колючих шишек». Если у контрольных животных площадь ПСУ составляет 12.6% от поверхности «колючей шишки», то после пространственного обучения этот параметр увеличивается до 22.7%. Даже после стресса и стресса с последующим обучением этот параметр выше, чем в контрольной группе животных (17.9% и 18 9% соответственно), это можно объяснить тем, что наблюдаемый диапазон изменения площади поверхности ПСУ гораздо меньше диапазона изменения площади поверхности «колючей шишки». Поэтому наблюдается увеличение процента площади поверхности ПСУ на «колючей шишке» при значительном уменьшении площади поверхности самой «колючей шишки». Согласно данным Chicurel и Harris (1992) в норме площадь ПСУ относительно поверхности «колючих шишек» составляет 12-15%, что очень близко к данным исследуемой нами контрольной группы.

Итак, наблюдаются увеличение количества ПСУ на «колючей шишке» после обучения и уменьшение их количества после стресса, а также увеличение площади поверхности ПСУ во всех экспериментальных группах и более всего после обучения.

3.4. Количественный анализ мультивезикулярных телец.

На Рис. ЗД-Е, 4 показаны мультивезикулярные тельца контрольной группы животных Какие-либо различия между экспериментальными группами в структуре мультивезикулярных телец отсутствовали. Количественный анализ мультивезикулярных телец в проксимальных апикальных дендритных сегментах пирамидных клеток поля САЗ показал после обучения увеличение их количества на 36% от контроля (см. Таблица 3). После стресса количество эндосом уменьшается на 30% от контрольных значений Подобным образом, в группе после стресса и обучения наблюдается уменьшение на 35% от контроля При подсчете в «колючих шишках» (см Таблица 3) количество эндосом после обучения увеличивается на 49% от контроля После стресса - уменьшается на 49% от контроля. При обучении крыс после стресса количество эндосом незначительно увеличивается относительно значений полученных после стресса, но по отношению к контролю уменьшается на 33%.

Таблица 3. Количественный анализ мультивезикулярных телец в «колючих шишках» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа контрольных и экспериментальных групп животных.

Количество Количество

Количество мультивезикулярных эндосом в

Группа проанализированных телец/эндосом в «колючей

животных «колючих шишек» дендритном сегменте шишке»

Контроль 49 166 3.25 +/- 0.32

Обучение 48 226»* 4.83+/-0.18**

Стресс 71 117** 1.66+/-0.12**

Стресс и обучение 50 109** 2.18+/-0.13**

** - различия достоверны прир<0.01 по отношению к контролю.

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящей работе впервые на электронно-микроскопическом уровне проведено количественное исследование изменений организации «колючих шишек» на дендритах нейронов поля САЗ в различных поведенческих моделях с использованием трехмерных реконструкций на основе серийных ультратонких срезов. Одновременно с организацией «колючих шишек» также исследованы синапсы, а именно, постсинаптические уплотнения в области контакта «колючих шишек» с пресинаптическими бутонами мшистых волокон, образованными аксонами гранулярных клеток зубчатой фасции. Наши данные демонстрируют относительно быстрые пластические изменения «колючих шишек» (по крайней мере, часы) при различных функциональных состояниях мозга, контроль, иммобилизационный стресс, обучение в водном лабиринте и стресс с последующим обучением в водном лабиринте.

Наши данные показывают, что хронический иммобилизационный стресс и пространственное обучение в водном лабиринте оказывают противоположное действие на морфологическую структуру «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа. Стресс вызывает ретракцию (втягивание) «колючих шишек», при этом уменьшается их объем, но не количество «колючек» в «колючей шишке». Секреция кортикостероидных гормонов при стрессорном воздействии, вызывает многие патологические эффекты, возникающие при длительном стрессе, ишемии или старении (Sapolsky, 1990; Sapolsky, 1992; Sapolsky et al, 1986). Свое деструктивное действие кортикостероидные гормоны осуществляют в основном через глюкокортикоидные рецепторы (Sapolsky, 1992), Кортикостероидные гормоны вызывают гибель пирамидальных клеток гиппокампа, вызывают целый каскад событий приводящих к физиологическому дисбалансу и дальнейшей гибели клеток. Такой эффект кортикостероидных гормонов наблюдается в С AI и САЗ области гиппокампа (Sapolsky, 1992; Wooley et al., 1990). Кроме того, именно апикальные, а не базальные, дендриты пирамидных нейронов поля САЗ особо восприимчивы к воздействию длительного стресса (Watanabe, 1992, McEwen, 1999). Уменьшение длины и сложности апикальных, но не базальных, дендритов пирамидных нейронов поля САЗ было обнаружено импрегнацией нейронов по методу Гольджи после хронического повышения уровня концентрации глюкокортикоида (Wooley et al., 1990) и воздействия различных видов хронического стресса (Watanabe et al, 1992; Magariüos и McEwen, 1995; Magarinos et al., 1996). Представленные в данной работе результаты убедительно свидетельствуют об изменении трехмерной структуры синапсов в проксимальной области апикальных дендритов пирамидных нейронов поля САЗ в результате воздействия

хронического иммобилизационного стресса Ранее было показано, что после 2128 дней стресса происходят значительные изменения в слое stratum lucidum поля САЗ. В бутонах мшистых волокон (или пресинаптической части) наблюдается перегруппировка расположения синаптических везикул и увеличение площади поверхности профилей митохондрий (Magarinos et al, 1997). На 31% уменьшается количество синапсов и на 32% площадь поверхности постсинаптических уплотнений (Sousa et al, 2000; Sandi et al, 2003) Кроме того, изменениям структурным сопутствовали изменения функции гиппокампа' хронический стресс приводил к подавлению возникновения долговременной потенциации ДП (long-term potentiation) на комиссурально-ассоциативном входе поля САЗ (Pavlides et al, 2002) и к ослаблению способности выполнения задач пространственного обучения (Luine et al, 1994; Conrad et al, 1996; Venero et al, 2000, Sandi et al, 2003) Наблюдаемое недостоверное ослабление выполнения задач пространственного обучения в группе «стресс + пространственное обучение» можно объяснить процессами адаптации, возникающими при длительном стрессе. В адаптации организма к изменившимся условиям внешней среды важную роль играют кортикостероидные гормоны С их участием регулируется функция гипофизарно-адренокортикальной системы механизмами обратной связи, при этом ингибируется гормональный ответ при стрессе (Шаляпина, Ордян, 2000)

В результате обучения животных в водном лабиринте происходит достоверное увеличение объема «колючих шишек», количества «колючек» в «колючей шишке» и доли перфорированных ПСУ по сравнению с контрольными животными (Таблица 2, 3). Пространственное обучение ведет к образованию новых «колючек» (дендритных шипиков) на «колючей шишке», что прямо коррелирует с фактом появления спинул-подобных структур на поверхности «колючек» (Рис. 6Б) Для дендритных шипиков поля СА1 и зубчатой фасции гиппокампа спинулы играют важную роль в обмене метаболитами не только между пресинаптическим бутоном и дендритным шипиком, как это ранее считалось, но и между дендритами, между дендритами и глиальными клетками, между аксонами и глиальными клетками (Spacek and Harris, 2004) В этой связи, наблюдаемые нами после пространственного обучения спинул-подобпые структуры в слое stratum lucidum поля САЗ, образуемые при росте новых «колючек», скорее представляют собой филоподии, а не спинулы (Fiala et al, 1998). Важно, что наблюдаемые изменения в организации «колючих шишек» и ПСУ наблюдаются в течение относительно короткого времени - после двух сессий пространственного обучения крыс

Полученные нами данные согласуются с результатами работы Popov et al (1992). В этой работе, используя методику окраски нейронов по Гольджи, была показана быстрая обратимость, в течение 2 часов, ретракции «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа сусликов после выхода из состояния гибернации. Наши данные также согласуются с результатами работы Sandi et al. (2003), в которой обучение в водном лабиринте, состоящее также из двух сессий, восстанавливало редуцированную после стресса плотность ПСУ «колючих шишек». Обратимость значительного влияния стресса на структуру «колючих шишек» была предположена ранее: во-первых, Sousa et al (2000), используя двумерную морфометрию, показали сокращение количества синапсов мшистых волокон в поле САЗ после 28-дневного воздействия случайного сочетания разных видов стресса, количество синапсов восстанавливалось только через месяц. Во-вторых, поведенческие и светомикроскопические исследования показали, что после прекращения воздействия 21-дневного иммобилизационного стресса требуется 10-17 дней для восстановления ослабленной способности к обучению (Luine et al., 1994) и атрофии дендритов (Conrad et al., 1999).

Вызванное обучением увеличение объема «thorny excrescence» и количества перфорированных ПСУ, увеличение количества «колючек» на «thorny excrescence», может быть связано с изменением эффективности синаптической передачи в синапсах между мшистыми волокнами и «колючими шишками» (Geinisman, 1992; Rusakov et al., 1996) Действительно, в отличие от синапсов других областей мозга, для активации «колючих шишек» на входе от мшистых волокон необходим возбуждающий постсинаптический потенциал более высокой амплитуды, что подтверждает уникальную функциональную роль синапсов поля САЗ (Henze et al., 2000). ДП- долговременное увеличение эффективности синаптической передачи, вызываемое коротким (менее одной секунды) тетаническим импульсом возбуждающих афферентных волокон, индуцируется на «колючих шишках» после стимуляции мшистых волокон (MB), при этом механизм индукции (Harris and Cotman, 1986, Hopkins and Johnston, 1988; Williams and Johnston, 1988; Ito et al., 1988; Kamiya et al, 1988; Okada et al., 1989; Williams and Johnston, 1989; Jaffe and Johnston, 1990; Zalutsky and Nicoll, 1990) и экспрессии ДП (Bradler and Barrionuevo, 1989,1990; Staubli et al., 1990; Regehr and Tank, 1991) отличается от механизмов этих же процессов идущих на синапсах других полей гиппокампа. Например, индукция ДП на синапсах MB-САЗ не блокируется антагонистами к NMDA рецепторам (Harris and Cotman, 1986). Электрофизиологические данные также показывают, что поддержание ДП осуществляется как компонентами пресинаптической, так и постсинаптической части синапса (Williams and Johnston, 1989; Jaffe and

Johnston, 1990, Zalutsky and Nicoll, 1990). Urban and Barrionuevo (1998) предполагают, что активация MB действует в качестве динамического регулятора чувствительности пирамидных нейронов поля САЗ к их основному массиву входов. Роль процессов, происходящих в «колючих шишках», при модулировании ДП в синапсах MB-САЗ остается неясной. В известных моделях функционирования гиппокампа предполагается, что эти синапсы действуют как «детонатор», или «учитель», синапсов, особенно в плане накопления информации в поле САЗ (McNaughton and Morris, 1987; Toth et al, 2000). Математические модели пирамидных нейронов поля САЗ показали, что одиночные синапсы не являются «детонаторами», зато активация одновременно некоторого количества контактов MB может запустить соматический спайк (Siegel et al., 1992).

Также как дендритные шипики поля СА1, «колючки» на «thorny excrescence» поля САЗ содержат цистерны гладкого ретикулума и мультивезикулярные тельца, или эндосомы (Bailey et al., 1992; Cooney et al., 2002). Наблюдаемое в нашем исследовании увеличение количества эндосом после пространственного обучения и уменьшение после стресса, вероятно, свидетельствует о высокой метаболической и синаптической активности нейронов при пространственном обучении, тогда как при стрессе синаптическая и синтетическая активности нейронов снижаются. Известно, что мультивезикулярные тельца являются основными поставщиками интегральных белков, например, субъединиц рецепторов и каналов Мультивезикулярные тельца образуются в диктиосомах, локализованных, как в соме нейронов, так и в дендроплазме, после мигрируя в шипики (Cooney et al, 2002). Их количество возрастает в процессе синаптогенеза и, предполагается, что они участвуют в формировании новых синапсов (MeWilliams and Lynch, 1981). Также предполагается, что в местном рециклинге путем эндоцитоза постсинаптических субъединиц каналов и рецепторов принимает участие другой пул эндосом - «омега-подобные окаймленные» везикулы (Попов и др., 2003; Cooney et al., 2002). Cooney et al, (2002) обнаружили, что в поле СА1 гиппокампа мультивезикулярные тельца присутствовали в головке или ножке 18% шипиков, а также в основании 11% шипиков В нашей работе количество мультивезикулярных телец достоверно увеличивается в «колючих шишках» после обучения в-водном лабиринте и уменьшается после стресса, такие же изменения происходят в дендритных сегментах, но в этом случае достоверные различия были зафиксированы только в группе после обучения: количество эндосом увеличивается почти на 30%.

Восстановление количества «колючек», объема и площади поверхности «колючих шишек» и количества постсинаптических уплотнений, стимулируемое пространственным обучением, свидетельствует о том, что обучение может стимулировать экспрессию «факторов», обладающих восстанавливающими свойствами Возможными кандидатами на роль посредника в таком восстановлении являются иейротрофические факторы и молекулы клеточного распознавания (Semkova and Krieglstein, 1999). Ранее было показано, что хронический иммобилизационный стресс значительно снижает уровень содержания нейротрофических факторов (Smith 1996; Ueyama et al., 1997), мРНК и белков субстрата клеточной адгезии нейронов (NCAM) (Sandi et al., 2001; Venero et al., 2002; Touyarot et al, 2004). Но после обучения в водном лабиринте происходит наоборот увеличение экспрессии нейротрофических факторов (Kesslak et al., 1998; Cavallaro et al, 2002) Причем искусственное уменьшение экспрессии нейротрофических факторов (Cavallaro et al., 2002; Gorski et al., 2003) и NCAM (Arami et al., 1996; Murphy et al., 2001) модулирует пространственную память.

Стоит заметить, что, как и физическая плавательная активность, так и пространственное обучение, включая обучение в водном лабиринте, вероятно, вносят свой вклад в процесс восстановления синапсов и, возможно, стимулируют синаптогенез. Имеется достаточно доказательств того, что как физическая, так и познавательная активность способствуют включению многообразных активаторов и/или увеличению уровня нейронального восстановления (Gomez-Pinilla et al., 1998; Gould et al., 1999; Cavallaro et al., 2002; Brown et al., 2003).

выводы

1 Метод трехмерной реконструкции позволил продемонстрировать, что «колючие шишки» представляют собой короткие веточки дендрита с расположенными на них «колючками» - аналогом обычных дендритных шипиков.

2. Полученные результаты свидетельствуют о высокой пластичности синапсов в поле САЗ гиппокампа крыс, что, возможно, связано как с подавлением (стресс), так и с активацией (пространственное обучение) синтеза интегральных белков.

3. Показано, что при стрессе достоверно уменьшается объем и площадь поверхности «колючек» на «колючих шишках», тогда как пространственное обучение стимулирует увеличение этих параметров даже после стресса

4. Установлено, что хронический иммобилизационный стресс индуцирует достоверное уменьшение количества ПСУ в «колючей шишке», тогда как при пространственном обучении (водный лабиринт Морриса) количество ПСУ в «колючей шишке» увеличивается.

5. Изменение объема «thorny excrescence», количества «колючек» на «thorny excrescence» и количества ПСУ функционально может быть связано с изменением эффективности синаптической передачи в синапсах между мшистыми волокнами и «колючими шишками» Увеличение этих параметров после обучения ведет к повышению эффективности синаптической передачи, наоборот уменьшение этих параметров после стресса приводит к подавлению эффективности синаптической передачи.

6. Предполагается, что стресс подавляет, тогда как пространственное обучение стимулирует синтетическую активность нейронов, индуцируя синаптогенез. В частности, пространственное обучение стимулирует синтез мультивезикулярных телец, являющихся поставщиками субъединиц постсинаптических каналов и рецепторов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Попов В.И., Деев АА., Клименко О.А., Краев И.В.. Кузьминых С.Б, Медведев Н.И., Патрушев ИВ, Попов Р.В., Рогачевский В.В., Хуцян С.С., Стьюарт М.Г, Фесенко Е.Е. 3D реконструкции синапсов и дендритных шипиков в гиппокампе крыс и сусликов: новые структурно-функциональные парадигмы работа синапса. // Ж. высш. нервн. деят. им. И.П.Павлова. 2004. Т.54. № 1.С. 131-140.

2. Stewart M.G., Davies НА., Sandi С., Kraev I.V.. Rogachevsky V.V., Rodriguez J J., CorderoV MI, Donohue H S„ Gabbott P.L.A. and Popov V.I. Stress suppresses and learning induces ultrastructural plasticity in CA3 of rat hippocampus: a three-dimensional ultrastructural study of thorny excrescences and their postsynaptic densities. //Neuroscience. 2005. V.131. P.43-54.

3. Stewart M.G., Medvedev N I., Popov V.I., Schoepfer, R., Davies H A., Murphy K., Dallerac G.M, Kraev I.V.. Rodriguez J.J. Chemically induced long term potentiation increases the number of perforated and complex post-synaptic densities but does not alter dendritic spine volume in CA1 of adult mouse hippocampal slices. II Eur. J. Neurosci. (Paper is accepted for publication, April 2005).

Краев И.В.. Рогачевский В.В , Медведев Н.И, Патрушев И.В., Попов В.И. Объёмная реконструкция вкусовых почек млекопитающих на основе серийных полугонких срезов. // "Биология - наука 21ш века". 5-ая Пущинская конференция молодых учёных. Пущино. Сборник тезисов. 2001. С. 137-138

5. Медведев Н И., Патрушев И.В., Рогачевский В.В., Краев И.В.. Клименко О.А., Попов В.И., Хуцян С.С., Шибаев Н.В., Садовников В Б, Мурашев А.Н. Анализ трёхмерной организации аксодендритных шипиков в полях СА1 и САЗ гиппокампа гипотермных и эутермных сусликов и крыс. // Филиал ИБХ. Отчётная конференция 2001. Пущино. Сборник тезисов. 2001 С 23

6 Краев И В.. Рогачевский В.В., Патрушев И.В., Клименко О.А. Объемная (3D) реконструкция вкусовых почек сусликов Citellus undulatus в разных функциональных состояниях на основе серийных полутонких и ультратонких срезов. // "Биология - наука 21— века". 6-ая Пущинская конференция молодых учёных Пущино. Сборник тезисов. 2002. С. 99.

7. Гордон Р.Я, Игнатьев Д А., Краев И.В.. Попов В И , Рогачевский В В., Хуцян С С Исследование адаптационных способное гей мозга грызунов при естественном и искусственном гипобиозе. II "Колосовские чтения - 2002", IV

Международная конференция по функциональной нейроморфологии. Санкт-Петербург. Сборник тезисов. 2002. С. 89-90.

8. Попов В.И., Медведев Н.И., Рогачевский В.В., Патрушев И.В., Краев И.В.. Клименко О.А., Игнатьев Д.А., Хуцян С С., Stewart M G. Количественный стереологический анализ и 3D реконструкции дендритных синапсов гиппокампа крысы и суслика в зависимости от эффективности синаптической передачи. // "Колосовские чтения - 2002", IV Международная конференция по функциональной нейроморфологии. Санкт-Петербург. Сборник тезисов. 2002. С 230-231

9. Stewart M.G., Popov V.I., Davies H A, Sandi C., Kraev I V.. Rogachevsky V V., Rodriguez J.J. and Cordero I.M The effects of stress and spatial learning on synaptic and dendritic structures in mammalian hippocampus a quantitative electron microscopy and 3-dimensional reconstruction study. // FENS Abstr. 2004. V.2. A089.17.

10. Рогачевский B.B, Краев И В. Медведев Н.И, Патрушев ИВ. Сравнительная трехмерная организация дендритных шипиков in vivo в различных полях гиппокампа грызунов с использованием серийных ультратонких срезов. // "Биология - наука 21— века". 8-ая Путинская конференция молодых учёных. Пущино. Сборник тезисов 2004. С 92-93.

11. Popov VI, Kraev IV , Rogachevsky V V., Patrushev I V , Morenkov E.D., Stewart M.G Three-dimensional world of synapse: 3D-reconstructions of hippocampal synapses using serial ultrathin sections for demonstration of multiple-synapses in both dendritic spines and presynaptic boutons. // The World of the Synapse Molecular Basis, Pathology and Drug Discovery. Gif-sur-Yvette. France. Abstr. 2004. P.138.

12 Popov VI, Rodriguez J.J , Davies H.A., Kraev IV . Banks D., Cordcro M.I, Sandi С and Stewart M G Neurogenesis in adult dentate gyrus' Evidence of mitosis in differentiated granule cells following spatial learning. // 18th National Meeting of the British Neuroscience Association Brighton England Abstr 2005 P.56

Принято к исполнению 01/06/2005 Исполнено 02/06/2005

Заказ № 918 Тираж 100 экз

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавский пр-т, 20-2-93 (095) 747-64-70 www autoreferat ru

18 9 5

РНБ Русский фонд

2006-4 5699

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Краев, Игорь Владимирович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Структура гиппокампа

1.1. Морфология гиппокампа

1.2. Характеристика основных внутренних связей гиппокампа

1.2.1. Связь между гранулярными клетками DG и поля САЗ/СА4.

1.2.2. Аксоны пирамидных нейронов полей СА2, САЗ/СА

1.2.3. Проекции нейронов в хилусе

1.2.4. Связи полиморфных клеток.

1.2.5. Афферентные пути

1.2.5.1. Проекции от ЭК

1.2.6. Эфферентные пути

2. Современные методы анализа дендритных шипиков

2.1. Световая микроскопия.

2.2. Электронная микроскопия

2.3. Конфокальная микроскопия и молекулярно-биологические методы

2.4. Трехмерная реконструкция и стереологический анализ

3. Пространственное обучение.

3.1. Синаптическая пластичность гиппокампа и память

3.2. Пространственное обучение в водном лабиринте Морриса

3.3. Области мозга принимающие участие в обучении в водном лабиринте Морриса

3.3.1. Участие различных областей мозга в пространственном ориентировании

3.3.2. Участие гиппокампа в пространственном ориентировании

3.4. Гиппокампо-связанное обучение

3.5. Долговременная потенциация гиппокампа и пространственное обучение в водном лабиринте Морриса

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава И. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1. Подготовка животных, экспериментальные модели.

2. Приготовление образцов для световой и электронной микроскопии

3. Метод получения серийных ультратонких срезов

4. Электронная микроскопия.

5. Трехмерная реконструкция.

6. Анализируемые параметры

7. Методы статистической обработки количественных данных

8. Измерение объема гиппокампа, поля САЗ и зубчатой фасции

Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ.

1. Анализ обучения животных двух экспериментальных групп.

1 2. Влияние хронического иммобилизационного стресса и обучения в водном лабиринте на средний объем гиппокампа, поля САЗ и зубчатой фасции.

3. Ультраструктура и трехмерная организация «колючих шишек» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа.

4. Влияние хронического иммобилизационного стресса и обучения в водном лабиринте на трехмерную организацию «колючих » шишек» пирамидных нейронов поля САЗ гиппокампа крыс.

Стресс и его воздействие на гиппокамп

Стресс и синаптическая пластичность гиппокампа

Влияние стресса на морфологию дендритов гиппокампа

4.1. Изменение трехмерной организации «колючих шишек».

4.2. Количественный анализ «колючек» в «колючей шишке».

4.3. Количественный анализ постсинаптических уплотнений.

4.4. Количественный анализ мультивезикулярных телец.

Глава IV. ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Трехмерная организация синапсов в поле САЗ гиппокампа при стрессе и пространственном обучении крыс"

В настоящее время процессы обучения и формирования памяти связывают с пластичностью контактов между нейронами, в том числе со структурными изменениями синапсов. Согласно Бэйли и Кэнделу пластичность синапсов может быть разделена на 2 категории: 1) изменение уже существующих синапсов; и 2) изменение межнейронных связей за счет образования новых синапсов или утраты существующих (Bailey and Kandel 1993, Bailey et al., 2000). Считается, что синаптическая пластичность связана с пластичностью дендритных шипиков, поскольку до 90% всех возбуждающих аксо-дендритных синапсов гиппокампа располагается на дендритных шипиках.

Ключевая роль гиппокампа в обеспечении таких функций мозга, как обучение и память (Виноградова, 1975; Vinogradova, 2001; Squire, 1992; Eichenbaum, 2001) находит отражение в значительных структурных изменениях синаптических контактов в гиппокампе, в том числе дендритных шипиков пирамидных нейронов поля САЗ при пространственном обучении (Jung et al., 1994; Moser et al., 1993; 1995; Ramirez-Amaya et al., 1999; 2001) и воздействии стресса (McEwen, 1999). В поле САЗ гиппокампа локализуются гигантские синапсы, образованные между гигантскими расширениями (varicosity) на мшистых волокнах и «колючими шишками». Мшистые волокна являются немиелинизированными аксонами гранулярных клеток зубчатой фасции. «Колючие шишки» (thorny excrescence), представляют собой специализированные выросты мембраны апикальных дендритов пирамидных нейронов поля САЗ в их проксимальной области. Впервые они были описаны Рамон-и-Кахалом в начале прошлого века (Ramon у Cajal, 1911).

Широко обсуждается функциональная значимость изменений формы и размеров шипиков (Marrone and Petit, 2002; Hayashi and Majewska, 2005), величины и структуры постсинаптических уплотнений (Geinisman et al., 1992; Rusakov et al., 1997; Eyre et al., 2003). Противоречивость результатов, получаемых при изучении структурной пластичности синаптических контактов с использованием разнообразных моделей изменения функционального состояния тех или иных структур мозга, определяется, по всей видимости, не полной адекватностью используемых методов морфологического анализа. В ЦНС размеры дендритных шипиков подавляющего большинства синапсов слишком малы для точной оценки их количественных параметров свето-микроскопическими методами, включая конфокальную лазерную сканирующую микроскопию. Вместе с тем, результаты количественного анализа и реконструирования различных субклеточных структур на основе одиночных ультратонких срезов дают слишком большую ошибку (Coggeshall and Lekan, 1996). В последнее время появляется все больше работ по трехмерной (3D-three-dimensional) реконструкции и стереологическому анализу типичных дендритных шипиков, других компонентов синапсов, субклеточных структур.

Исходя из цели работы были поставлены следующие задачи:

1. С помощью метода трехмерной реконструкции на основе серийных ультратонких срезов провести качественный сравнительный анализ «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа крыс при различных функциональных состояниях мозга у животных следующих групп: контрольной, после иммобилизационного стресса, после обучения в водном лабиринте Морриса и группы после иммобилизационного стресса с последующим обучением в водном лабиринте.

В ходе настоящей работы была продемонстрирована структурная лабильность «колючих шишек» поля САЗ гиппокампа. В результате обучения отмечено увеличение объема «колючих шишек», числа колючек в них, количества и площади и доли перфорированных постсинаптических уплотнений, а также увеличение количества мультивезикулярных телец. После длительного иммобилизационного стресса происходит ретракция «колючих шишек» с уменьшением их объема и количества мультивезикулярных телец, но при этом не происходит уменьшения площади постсинаптических уплотнений. Обучение после стресса приводит к более быстрому восстановлению объема «колючих шишек» и дополнительному увеличению площади постсинаптических уплотнений. Количество мультивезикулярных тел в «колючих шишках» уменьшается после стресса и увеличивается после обучения. Полученные данные расширяют представления о нейроанатомических основах пластичности синапсов, что может быть актуально при изучении свойств пластичности центральной нервной системы.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Краев, Игорь Владимирович

ВЫВОДЫ

1. Метод трехмерной реконструкции позволил продемонстрировать, что «колючие шишки» представляют собой короткие веточки дендрита с расположенными на них «колючками» - аналогом обычных дендритных шипиков.

5. Изменение объема «thorny excrescence», количества «колючек» на «thorny excrescence» и количества ПСУ функционально может быть связано с изменением эффективности синаптической передачи в синапсах между мшистыми волокнами и «колючими шишками». Увеличение этих параметров после обучения ведет к повышению эффективности синаптической передачи, наоборот уменьшение этих параметров после стресса приводит к подавлению эффективности синаптической передачи.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Краев, Игорь Владимирович, Пущино

1. Виноградова О.С. Гиппокамп и память. // М. «Наука». 1975. 333 стр.

2. Гайер Г. Электронная гистохимия. // М. «Мир». 1974. 488 стр.

3. Журавлева З.Н. Ультраструктурное исследование синапсов гиппокампа. // Нейрохимия и физиология синаптических процессов. // Пущино. 1976. С. 116-142.

4. Косицын Н.С. Микроструктура дендритов и ксодендритических связей в центральной нервной системе. М., «Наука». 1976.

5. Миронов А.А, Комиссарчик Ю.А., Миронов В.А. Методы электронной микроскопии в биологии и медицине. // С-Петербург. "Наука". 1994. 400 стр.

6. Отмахов Н.А. Нейрональная сеть гиппокампа: морфологический анализ. // Успехи физиологических наук. Т. 24. №4. 1993. С. 79-101.

7. Семенова Т.П., Козловская М.М., Громова Е.А., Вальдман А.В. Характеристика действия психостимуляторов на обучение и память крыс. // Бюлл. Эксп. Биол. Мед. 1988. Т.106. С. 161-3.

8. Хамильтон Л.У. Основы анатомии лимбической системы. // Издательство Московского университета. 1984. 184 стр.

9. Шаляпина В.Г., Ордян Н.Э. Рецепторы кортикостероидов в мозгу как сигнальные системы стресса и адаптации. // Успехи физиол. наук. 2000. Т.31.№4. С. 86-101.

10. Amaral D.G. A Golgi study of cell types in the hilar region of the hippocampus in the rat. // J Comp Neurol. 1978. V.182. P. 851-914.

11. Amaral D.G., Witter M.P. The three-dimensional organization of the hippocampal formation: a review of anatomical data. // Neuroscience. 1989. V.31(3). P. 571-91.

12. Andersen P., Bliss T.V.P., Skrede K.H. Lamellar organization of hippocampal excitatory pathways // Exp Brain Res. 1971. V. 13. № 1. P. 222-238.

13. Andersen P., Bland B.U., Dudar J.D. Organization of the hippocampal output//Exp Brain Res. 1973. V. 17. № l.P. 152-168.

14. Andreasen M., Lambert J.D., Skovgaard J.M. Effects of new non NMDA antagonists in the rat in vitro hippocampus // J. Physioi. 1988. V. 403. P. 57.

15. Arami S., Jucker M., Schachner M., Welzl H. The effect of continuous intraventricular infusion of LI and NCAM antibodies on spatial learning in rats. // Behav Brain Res 1996. V.81. P. 81-87.

16. Bailey C.H., Chen M., Keller F., Kandel E.R. Serotonin-mediated endocytosis of apCAM: an early step of learning-related synaptic growth in Aplysia. // Science. 1992. V.256. P. 645-9.

17. Bailey C.H. and Kandel E.R. Structural changes accompanying memory storage. // Annu Rev Physiol. 1993. V.55. P. 397-426.

18. Bailey C.H., Giustetto M., Huang Y.Y., Hawkins R.D., Kandel E.R. Is heterosynaptic modulation essential for stabilizing Hebbian plasticity and memory? // Nat Rev Neurosci. 2000. V. 1. P. 11-20.

19. Ben-Ari Y., Represa A. Brief seizure episodes induce long-term potentiation and mossy fibre sprouting in the hippocampus. // Trends Neurosci. 1990. V. 13(8). P. 312-8.

20. Benhamou S., Poucet B. A comparative analysis of spatial memory processes. // Behav. Processes. 1996. V.35. P. 113-126.

21. Berger T.W., Semple-Rowland S., Basset J.L. Hippocampal polymorph neurons are the cells of origin for ipsilateral association and commissural afferents to the dentate gyrus. // Brain Res. 1981. V. 215. P. 329-36.

22. Blake J.F., Brown M.W., Collingridge G.L. A quantitative study of the actions of excitatory amino acids and antagonists in rat hippocampal slices. // Br J Pharmacol. 1988. V.95. P. 291-9.

23. Black M.M., Baas P.W. The basis of polarity in neurons. // Trends Neurosci. 1989. V.12. P. 211-4.

24. Bliss T.V.P. The saturation debate // Science. 1998. V.281. P. 1975-1976.

25. Bliss T.V., Collingridge G.L. A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. // Nature. 1993. V. 361. P. 31-9.

26. Bliss T.V., Lomo T. Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. // J Physiol. 1973. V. 232. P. 331-56.

27. Block F. Global ischemia and behavioural deficits // Prog. Neurobiol. 1999. V.58. P. 279-295.

28. Bourtchuladze R., Frenguelli В., Blendy J., Cioffi D., Schutz G., Silva A.J. Deficient long-term memory in mice with a targeted mutation of the cAMP-responsive element-binding protein // Cell. 1994. V.79. P. 59-68.

29. Bradler J.E., Barrioneuvo G. Long-term potentiation in hippocampal CA3 neurons: tetanized input regulates heterosynaptic efficacy. // Synapse.1989. V.4. P. 132-42.

30. Bradler J.E., Barrionuevo G. Heterosynaptic correlates of long-term potentiation induction in hippocampal CA3 neurons. // Neuroscience.1990. V.35. P. 265-71.

31. Bragin A.G., Zhadina S.D., Vinogradova O.S., Kozhechkin S.N. Topography and some characteristics of the dentate fascia-field CA3 relations investigated in hippocampal slices in vitro. // Brain Res. 1977. V. 135. P. 55-66.

32. Brandeis R., Brandys Y., Yehuda S. The use of the Morris water maze in the study of memory and learning // Int. J. Neurosci. 1989. V.48. P. 29-69.

33. Brooks A.I., Cory-Slechta D.A., Murg S.L., Federoff H.J. Repeated acquisition and performance chamber for mice: A paradigm for assessment of spatial learning and memory // Neurobiol. Learn. Mem. 2000. V.74. P. 241-258.

34. Brown E.S., Rush A.J. & McEwen B.S. Hippocampal remodeling and damage by corticosteroids: implications for mood disorders. // Neuropsychopharmacology. 1999. V.21. P. 474-484.

35. Brown J., Cooper-Kuhn C.M., Kempermann G., Van Praag H., Winkler J., Gage F.H., Kuhn H.G. Enriched environment and physical activity stimulate hippocampal but not olfactory bulb neurogenesis. // Eur J Neurosci. 2003. V.17. P. 2042-2046.

36. Bures J., Fenton A.A., Kaminsky Y., Zinyuk L. Place cells and place navigation, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V.94. P. 343-350.

37. Buzsaki G. Hippocampal sharp waves: their origin and significance. // Brain Res. 1986. V.398. P. 242-52.

38. Cain D.P. LTP, NMDA, genes and learning // Curr. Opin. Neurobiol. 1997. V.7. P. 235-242.

39. Cain D.P., Saucier D., Boon F. Testing hypotheses of spatial learning: the role of NMDA receptors and NMDA-mediated long-term potentiation // Behav. Brain Res. 1997. V.84. P. 179-193.

40. Cavallaro S., Meiri N. Yi C.L., Musco S., Ma W., Goldberg J., Alkon D.L. Late memory-related genes in the hippocampus revealed by RNA fingerprinting // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V.94. P. 9669-9673.

41. Cavallaro S.D., Agata V., Manickam P., Dufour F., Alkon D.L. Memory-specific temporal profiles of gene expression in the hippocampus. // Proc Natl Acad Sci. USA. 2002. V.99. P. 16279-16284.

42. Chicurel M.E., Harris K.M. Three-dimensional analysis of the structure and composition of CA3 branched dendritic spines and their synaptic relationships with mossy fiber boutons in the rat hippocampus. // J. Сотр. Neurol. 1992. V.325. № 2. P. 69-82.

43. Cho Y.H., Friedman E., Silva A.J. Ibotenate lesions of the hippocampus impair spatial learning but not contextual fear conditioning in mice. // Behav. Brain Res. 1999. V.98. P. 77-87.

44. Claiborne B.J., Amaral D.G., Cowan W.M. A light and electron microscopic analysis of the mossy fibers of the rat dentate gyrus. // J Comp Neurol. 1986. V. 246. P. 435-58.

45. Coggeshall R.E., Lekan H.A. Methods for determining numbers of cells and synapses: a case for more uniform standards of review. // J. Сотр. Neurol. 1996. V. 364. № 1. P. 6-15.

46. Compton D.M., Dietrich K.L., Smith J.S., Davis B.K. Spatial and non-spatial learning in the rat following lesions to the nucleus locus coeruleus. // Neuroreport. 1995. V.7. P. 177-182.

47. Conrad C.D., Galea L.A.M., Kuroda Y., McEwen B.S. Chronic stress impairs rat spatial memory on the Y maze and this effect is blocked by tianeptine pre-treatment. // Behav Neurosci. 1996. V.l 10. P. 1321-1334.

48. Conrad C.D., LeDoux J.E., Magarinos A.M., McEwen B.S. Repeated restraint stress facilitates fear conditioning independently of causing hippocampal CA3 dendritic atrophy. // Behav Neurosci. 1999. V.l 13. P. 902-913.

49. Cooney J.R., Hurlburt J.L., Selig D.K., Harris K.M., Fiala J.C. Endosomal compartments serve multiple hippocampal dendritic spines from a widespread rather than a local store of recycling membrane. // J. Neurosci. 2002. V. 22. № 6. P. 2215-2224.

50. D'Hooge R. and De Deyn P.P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory // Brain Research Reviews 2001 V.36. P. 60-90.

51. Decker M.W., Curzon P., Brioni J.D. Influence of separate and combined septal and amygdala lesions on memory, acoustic startle, anxiety, and locomotor activity in rats. //Neurobiol. Learn. Mem. 1995. V.64. P. 156-168.

52. Deller Т., Leranth C. Synaptic connections of neuropeptide Y (NPY) immunoreactive neurons in the hilar area of the rat hippocampus. // J Comp Neurol. 1990. V.300. P. 433-47.

53. Diamond D.M., Bennett M.C., Stevens K.E., Wilson R.L., Rose G.M. Exposure to a novel environment interferes with the induction of hippocampal primed burst potentiation in the behaving rat. // Psychobiology. 1990. V.18. P. 273-281.

54. Diamond D.M., Fleshner M., Rose G.M. Psychological stress repeatedly blocks hippocampal primed burst potentiation in behaving rats. // Behav. Brain Res. 1994. V.62. P. 1-9.

55. Diamond D.M. and Park C.R. Predator exposure produces retrograde amnesia and blocks synaptic plasticity. Progress toward understanding how the hippocampus is affected by stress. // Ann. NY Acad. Sci. 2000. V.911. P. 453-455.

56. Diamond D.M., Park C.R., Puis M.J., Rose G.M. Neuronal Mechanisms of Memory Formation (ed. Holscher C.) // Cambridge Univ. Press. New York. 2001. P. 379-403.

57. Douglas R.M., McNaughton B.L., Goddard G.V. Commissural inhibition and facilitation of granule cell discharge in fascia dentata. // J Comp Neurol. 1983. V.219. P. 285-94.

58. Dudek S.M., Bear M.F. Homosynaptic long-term depression in area CA1 of hippocampus and effects of N-methyl-D-aspartate receptor blockade. // Proc Natl Acad Sci USA. 1992. V.89. P. 4363-7.

59. Eichenbaum H. Neurobiology. The topography of memory. // Nature. 1999. V. 402. P. 597-599.

60. Eichenbaum H. Hippocampus: mapping or memory? // Curr Biol. 2000. V.10. P. 785-7.

61. Eichenbaum H. The hippocampus and declarative memory: cognitive mechanisms and neural codes. // Behav Brain Res. 2001. V. 127(1-2). P. 199-207.

62. Eichenbaum H., Stewart C., Morris R.G. Hippocampal representation in place learning. //J Neurosci. 1990. V.10. P. 3531-42.

63. Engert F., Bonhoeffer T. Dendritic spine changes associated with hippocampal long-term synaptic plasticity. // Nature. 1999. V. 399. № 6731. P. 66-70.

64. Eyre M.D., Richter-Levin G., Avital A., Stewart M.G. Morphological changes in hippocampal synapses following spatial learning in rats are transient. // Eur J Neurosci. 2003. V.17. P. 1973-1980.

65. Fiala J.C., Feinberg M., Popov V., Harris K.M. Synaptogenesis via dendritic filopodia in developing hippocampal area CA1. // J Neurosci. 1998. V.18. P. 8900-11.

66. Fiala J.C., Harris K.M. Cylindrical diameters method for calibrating section thickness in serial electron microscopy. // J. Microsc. 2001a. V. 202. №3. P. 468-472.

67. Fiala J.C., Harris K.M. Extending unbiased stereology of brain ultrastructure to three-dimensional volumes. // J. Am. Med. Inform. Assoc. 2001b. V. 8.№1.P. 1-16.

68. Finch J.M., Juraska J.M., Washington L.W. The dendritic morphology of pyramidal neurons in the rat hippocampal CA3 area: I Cell types // Brain Res. 1989. V. 479. № 1. P. 105-114.

69. Foy M.R., Stanton M.E., Levine S., Thompson R.F. Behavioral stress impairs long-term potentiation in rodent hippocampus. // Behav Neural Biol. 1987. V.48. P. 138-149.

70. Fredens K., Stengaard-Pedersen K., Wallace M.N. Localization of cholecystokinin in the dentate commissural-associational system of the mouse and rat. // Brain Res. 1987. V.401. P. 68-78.

71. Frotscher M. Neuronal elements in the hippocampus and their synaptic connections // Neurotransmission in the Hippocampus // Eds Frotscher M. etc. Berlin etc.: Springer-Verlag. 1988. P. 2-19.

72. Frotscher M. Mossy fiber synapses on glutamate decarboxylase-immunoreactive neurons: evidence for feed-forward inhibition in the CA3 region of the hippocampus. // Exp Brain Res. 1989. V.75. P. 441-5.

73. Gaarskjaer F.B. The organization and development of the hippocampal mossy fiber system. // Brain Res. 1986. V. 396. P. 335-57.

74. Gabrieli J.D. Cognitive neuroscience of human memory. // Annu Rev Psychol. 1998. V.49. P. 87-115.

75. Gall C., Brecha N., Karten H.J., Chang K.J. Localization of enkephalin-like immunoreactivity to identified axonal and neuronal populations of the rat hippocampus. // J Comp Neurol. 1981. V.198. P. 335-50.

76. Gall C., Berry L.M., Hodgson L.A. Cholecystokinin in the mouse hippocampus: localization in the mossy fiber and dentate commissural systems. // Exp Brain Res. 1986. V. 62. P. 431-7.

77. Gallagher M., Holland P.C. Preserved configural learning and spatial learning impairment in rats with hippocampal damage. // Hippocampus. 1992. V.2. P. 81-88.

78. Garcia R., Musleh W., Tocco G., Thompson R.F. and Baudiy M. Time-dependent blockade of STD and LTP in hippocampal slices following acute stress in mice. //Neurosci. Lett. 1997. V.233. P. 41-44.

79. Geinisman Y., de Toledo-Morrell L., Morrell F. Induction of long-term potentiation is associated with an increase in the number of axospinous synapses with segmented postsynaptic densities. // Brain Res. 1991. V. 566. № 1-2. P. 77-88.

80. Geinisman Y., de Toledo-Morrell L., Morrell F., Persina I.S., Rossi M. Structural synaptic plasticity associated with the induction of long-term potentiation is preserved in the dentate gyrus of aged rats. // Hippocampus. 1992. V.2. P. 445-456.

81. Geinisman Y., Gundersen H.J., van der Zee E., West M.J. Unbiased stereological estimation of the total number of synapses in a brain region. // J. Neurocytol. 1996. V. 25. № 12. P. 805-819.

82. Geinisman Y. Structural synaptic modifications associated with hippocampal LTP and behavioral learning. // Cereb Cortex. 2000. V.10. P. 952-962.

83. Geinisman Y., Ganeshina O., Yoshida R., Berry R.W., Disterhoft J.F., Gallagher M. Aging, spatial learning, and total synapse number in the rat CA1 stratum radiatum. // Neurobiol Aging. 2004. V.25. P. 407-16.

84. Germroth P., Schwerdtfeger W.K., Buhl E.H. Morphology of identified entorhinal neurons projecting to the hippocampus. A light microscopical study combining retrograde tracing and intracellular injection. // Neuroscience. 1989. V.30. P. 683-91.

85. Gomez-Pinilla F., So V., Kesslak J.P. Spatial learning and physical activity contribute to the induction of fibroblast growth factor, neural substrates for increased cognition associated with exercise. // Neuroscience. 1998. V.85. P. 53-61.

86. Gonzales R.B., DeLeon Galvin C., Rancel Y.M., Clairborne B.J. Distribution of thorny excrescences on CA3 pyramidal neurons in rat hippocampus. //J Comp Neurol. 2001. V.430. P. 357-368.

87. Gorski J.A., Balogh S.A., Wehner J.M., Jones K.R. Learning deficits in forebrain-restricted brain-derived neurotrophic factor mutant mice. // Neuroscience. 2003. V.121. P. 341-354.

88. Gould E., Beylin A., Tanapat P., Reeves A., Shors T.J. Learning enhances adult neurogenesis in the hippocampal formation. // Nat Neurosci. 1999. V.2. P. 260-265.

89. Grant S.G.N., Silva A.J. Targeting learning. // Trends Neurosci. 1994. V.17. P. 71-75.

90. Habets A.M., Lopes da Silva F.H., de Quartel F.W. Autoradiography of the olfactory-hippocampal pathway in the cat with special reference to the perforant path. // Exp Brain Res. 1980. V.38. P. 257-65.

91. Harris K.M. Calcium from internal stores modifies dendritic spine shape. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999a. V. 96. № 22. P. 12213-12215.

92. Harris K.M. Structure, development, and plasticity of dendritic spines. // Curr. Opin. Neurobiol. 1999b. V.9. № 3. P. 343-448.

93. Harris E.W., Cotman C.W. Long-term potentiation of guinea pig mossy fiber responses is not blocked by N-methyl D-aspartate antagonists. // Neurosci Lett. 1986. V.70. P. 132-7.

94. Harris K.M., Stevens J.K. Dendritic spines of rat cerebellar Purkinje cells: serial electron microscopy with reference to their biophysical characteristics. // J Neurosci. 1988. V.8. P. 4455-69.

95. Harris K.M., Stevens J.K. Dendritic spines of CA 1 pyramidal cells in the rat hippocampus: serial electron microscopy with reference to their biophysical characteristics. // J Neurosci. 1989. V.9. P. 2982-97.

96. Harris K.M, Kater S.B. Dendritic spines: cellular specializations imparting both stability and flexibility to synaptic function. // Annu. Rev. Neurosci. 1994. V. 17. P.341-371.

97. Hayashi Y. and Majewska A.K. Dendritic Spine Geometry: Functional Implication and Regulation. // Neuron. 2005. V.46. P. 529-532.

98. Hebb D.O. The Organization of Behavior: a Neuropsychological Theory. Wiley. New York. 1949.

99. Heine V.M., Maslam S., Zareno J., Joels M., Lucassen P.J. Suppressed proliferation and apoptotic changes in the rat dentate gyrus after acute and chronic stress are reversible. // Eur J Neurosci. 2004. V.19. P. 131-144.

100. Henze D.A., Urban N.N., Barrionuevo G. The multifarious hippocampal mossy fiber pathway, a review. // Neuroscience. 2000. V.98. P. 407-427.

101. Hering H., Sheng M. Dendritic spines: structure, dynamics and regulation. // Nat Rev Neurosci. 2001. V.2. P. 880-888.

102. Hopkins W.F., Johnston D. Noradrenergic enhancement of long-term potentiation at mossy fiber synapses in the hippocampus. // J Neurophysiol. 1988. V.59. P. 667-87.

103. Horner C.H. Plasticity of the dendritic spine. // Prog. Neurobiol. 1993. V.41. №3. P. 281-321.

104. Ino Т., Itoh K., Kamiya H., Shigemoto R., Akiguchi I., Mizuno N. Direct projections of non-pyramidal neurons of Ammon's horn to the supramammillary region in the cat. // Brain Res. 1988. V.460. P. 173-7.

105. Ishizuka N., Weber J., Amaral D.G. Organization of intrahippocampal projections originating from CA3 pyramidal cells in the rat. // J Comp Neurol. 1990. V.295. P. 580-623.

106. Ito I., Okada D., Sugiyama H. Pertussis toxin suppresses long-term potentiation of hippocampal mossy fiber synapses. // Neurosci Lett. 1988. V.90. P. 181-5.

107. Jaffe D., Johnston D. Induction of long-term potentiation at hippocampal mossy-fiber synapses follows a Hebbian rule. // J Neurophysiol. 1990. V.64. P. 948-60.

108. Jung M.W., Wiener S.I., McNaughton B.L. Comparison of spatial firing characteristics of units in dorsal and ventral hippocampus of the rat. // J Neurosci. 1994. V.14. P. 7347-7356.

109. Kamiya H., Sawada S., Yamamoto C. Additive feature of long-term potentiation and phorbol ester-induced synaptic enhancement in the mossy fiber-САЗ synapse. //Exp Neurol. 1988. V.102. P. 314-7.

110. Kesslak J.P., So V., Choi J., Cotman C.W., Gomez-Pinilla F. Learning upregulates brain derived neurotrophic factor messenger ribonucleic acid: a mechanism to facilitate encoding and circuit maintenance. // Behav Neurosci. 1998. V.l 12. P. 1012-1019.

111. Kim J.J., Foy M.R., Thompson R.F. Behavioral stress modifies hippocampal plasticity through N-methyl-D-aspartate receptor activation. // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1996. V.93. P. 4750-4753.

112. Kim J.J. and Yoon K.S. Stress: metaplastic effects in the hippocampus. // Trends Neurosci. 1998. V.21. P. 505-509.

113. Kim J.J. and Diamond D.M. The stressed hippocampus, synaptic plasticity and lost memories. // Nat Rev Neurosci. 2002. V.3. P. 453-462.

114. Knowlton B.J., Fanselow M.S. The hippocampus, consolidation and online memory. // Curr. Opin. Neurobiol. 1998. V.8. P. 293-296.

115. Kohler C., Chan-Palay V. Gamma-aminobutyric acid interneurons in the rat hippocampal region studied by retrograde transport of glutamic acid decarboxylase antibody after in vivo injections. // Anat Embryol (Berl). 1983. V.166. P. 53-66.

116. Kunkel D.D., Lacaille J.C., Schwartzkroin P.A. Ultrastructure of stratum lacunosum-moleculare interneurons of hippocampal CA1 region. // Synapse. 1988. V.2. P. 382-94.

117. Lambert J.D., Jones R.S. Activation of N-methyl-D-aspartate receptors contributes to the EPSP at perforant path synapses in the rat dentate gyrus in vitro. //Neurosci Lett. 1989. V.97. P. 323-8.

118. Leranth C., Frotscher M., Tombol Т., Palkovits M. Ultrastructure and synaptic connections of vasoactive intestinal polypeptide-like immunoreactive non-pyramidal neurons and axon terminals in the rat hippocampus. // Neuroscience. 1984. V.12. P. 531-42.

119. Logue S.F., Pay lor R., Wehner J.M. Hippocampal lesions cause learning deficits in inbred mice in the Morris water maze and conditioned-fear task. // Behav. Neurosci. 1997. V.l 11. P. 104-113.

120. Lopes da Silva F.H., Witter M.P., Boeijinga P.H., Lohman A.H. Anatomic organization and physiology of the limbic cortex. // Physiol Rev. 1990. V.70. P. 453-511.

121. Lorente de No R. Studies on the structure of the cerebral cortex. II. Continuation of the study of the ammonic system. // J. Psychol. Neurol. (Leipzig) 1934. V. 46. P. 113-157.

122. Luine V., Villegas M., Martinez C., McEwen B.S. Repeated stress causes reversible impairments of spatial memory performance. // Brain Res. 1994. V.639. P. 167-170.

123. Magarinos A.M., McEwen B.S. Stress-induced atrophy of apical dendrites of hippocampal САЗс neurons, comparison of stressors. // Neuroscience. 1995. V.69. P. 83-88.

124. Magarinos A.M., McEwen B.S., Flugge G., Fuchs E. Chronic psychosocial stress causes apical dendritic atrophy of hippocampal CA3 pyramidal neurons in subordinate tree shrews. // J Neurosci. 1996. V.16. P. 35343540.

125. Magarinos A.M., Garcia-Verdugo J.M., McEwen B.S. Chronic stress alters synaptic terminal structure in the hippocampus. // Proc Natl Acad Sci. USA. 1997. V.94. P. 14002-14008.

126. Maier S.F. and Seligman M.E.P. Learned helplessness theory and evidence. // J. Exp. Psychol. 1976. V.105. P. 3-46.

127. Maletic-Savatic M., Malinow R., Svoboda K. Rapid dendritic morphogenesis in CA1 hippocampal dendrites induced by synaptic activity. // Science. 1999. V. 283. № 5409. P. 1923-1927.

128. Marrone D.F., Petit T.L. The role of synaptic morphology in neural plasticity: structural interactions underlying synaptic power. // Brain Res Rev. 2002. V.38. P. 291-308.

129. Martin S.J., Grimwood P.D. and Morris R.G.M. Synaptic plasticity and memory: an evaluation of the hypothesis. // Annu. Rev. Neurosci. 2000. V.23. P. 649-711.

130. McEwen B.S. Stress and hippocampal plasticity. // Annu Rev Neurosci. 1999. V.22. P. 105-122.

131. McEwen B.S. Effects of adverse experiences for brain structure and function. // Biol. Psychiatry. 2000. V.48. P. 721-731.

132. McNaughton N., Morris R.G. Chlordiazepoxide, an anxiolytic benzodiazepine, impairs place navigation in rats. // Behav Brain Res. 1987. V.24. P. 39-46.

133. McWilliams J.R., Lynch G. Sprouting in the hippocampus is accompanied by an increase in coated vesicles. // Brain Res. 1981. V.211. P. 158-64.

134. Means L.W., Alexander S.R., O'Neal M.F. Those cheating rats: male and female rats use odor trails in a water-escape 'working memory' task. // Behav. Neural Biol. 1992. V.58. P. 144-151.

135. Meiri N., Rosenblum K. Lateral ventricle injection of the protein synthesis inhibitor anisomycin impairs long-term memory in a spatial memory task. // Brain Res. 1998. V.789. P. 48-55.

136. Mesches M.H., Fleshner M., Heman K.L., Rose G.M. & Diamond D.M. Exposing rats to a predator blocks primed burst potentiation in the hippocampus in vitro. // J. Neurosci. 1999. V.19. RC18.

137. Mizrahi A., Crowley J.C., Shtoyerman E. and Katz L.C. High-Resolution In Vivo Imaging of Hippocampal Dendrites and Spines II The Journal of Neuroscience. 2004. V. 24. P. 3147-3151.

138. Morris R.G.M. Spatial localization does not require the presence of local cues. //Learn. Motiv. 1981. V.12. P. 239-260.

139. Morris R. Developments of a water-maze procedure for studying spatial learning in the rat. // J. Neurosci. Methods. 1984. V.l 1. P. 47-60.

140. Morris R.G., Garrud P., Rawlins J.N., O'Keefe J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. // Nature. 1982. V.297. P. 681683.

141. Morris R.G.M., Hagan J.J. and Rawlins J.N.P. Allocentric spatial learning by hippocampectomised rats: a further test of the "spatial mapping" and "working memory" theories of hippocampal function. // Q. J. Exp. Psychol. 1986. V. 38B. P. 365-395.

142. Moser E., Moser M.B., Andersen P. Spatial-learning impairment parallels the magnitude of dorsal hippocampal-lesions, but is hardly present following ventral lesions. // J Neurosci. 1993. V.13. P. 3916-3925.

143. Moser M.B., Trommald M., Andersen P. An increase in dendritic spine density on hippocampal CA1 pyramidal cells following spatial learning in adult rats suggests the formation of new synapses. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. V. 91. P. 12673-12675.

144. Moser M.B., Moser E.I., Forrest E., Andersen P., Morris R.G.M. Spatial learning with minislab in the dorsal hippocampus. // Proc Natl Acad Sci USA. 1995. V.92. P. 9697-9701.

145. Moser E.I., Krobert K.A., Moser M.B., Morris R.G.M. Impaired spatial learning after saturation of long-term potentiation. // Science. 1998. V.281. P. 2038-2042.

146. Moshkov D.A., Petrovskaia L.L., Bragin A.G. Posttetanic changes in the ultrastructure of the giant spinal synapses in hippocampal field CA3. // Dokl Akad Nauk SSSR. 1977. V.237. P. 1525-8.

147. Muller W., Misgeld U. Inhibitory role of dentate hilus neurons in guinea pig hippocampal slice. // J Neurophysiol. 1990. V.64. P. 46-56.

148. Mumby D.G., Cameli L., Glenn M.J. Impaired allocentric spatial working memory and intact retrograde memory after thalamic damage caused by thiamine deficiency in rats. // Behav. Neurosci. 1999. V.l 13. P. 42-50.

149. Murphy G.G., Glanzman D.L. Mediation of classical conditioning in Aplysia californica by long-term potentiation of sensorimotor synapses. // Science. 1997. V.278. P. 467-71.

150. Nadler J.V., Vaca K.W., White W.F., Lynch G.S., Cotman C.W. Aspartate and glutamate as possible transmitters of excitatory hippocampal afferents. // Nature. 1976. V.260. P. 538-40.

151. Nilson O.G., Shapiro M.L., Gage F.H., Olton D.S., Bjorklund A. Spatial learning and memory following fimbria-fornix transaction and grafting of fetal septal neurons to the hippocampus. // Exp. Brain Res. 1987. V.67. P. 195-215.

152. Okada D., Yamagishi S., Sugiyama H. Differential effects of phospholipase inhibitors in long-term potentiation in the rat hippocampal mossy fiber synapses and Schaffer/commissural synapses. // Neurosci Lett. 1989. V.100. P. 141-6.

153. O'Keefe J., Nadel L. The hippocampus as a cognitive map. Oxford: Clarendon. 1978.

154. Pakkenberg В., Gundersen H.J. Neocortical neuron number in humans: effect of sex and age. // J Comp Neurol. 1997. V.384. P. 312-20.

155. Pavlides C., Watanabe Y., Margarinos A.M. & McEwen B.S. Opposing roles of type I and type II adrenal steroid receptors in hippocampal long-term potentiation. // Neuroscience. 1995. V.68. P. 387-394.

156. Pavlides C., Nivon L.G., McEwen B.S. Effects of chronic stress on hippocampal long-term potentiation. // Hippocampus. 2002. V.12. P. 24557.

157. Pearce J.M., Robert A.D., Good M. Hippocampal lesions disrupt navigation based on cognitive maps but not heading vectors. // Nature. 1998. V.396. P. 75-77.

158. Perez-Clausell J., Danscher G. Intravesicular localization of zinc in rat telencephalic boutons. A histochemical study. // Brain Res. 1985. V.337. P. 918.

159. Peters A., Kaiserman-Abramof I.R. The small pyramidal neuron of the rat cerebral cortex. The perikaryon, dendrites and spines. // Am. J. Anat. 1970. V.127. №4. P.321-355.

160. Petukhov V.V., Popov V.I. Quantitative analysis of ultrastructural changes in synapses of the rat hippocampal field CA3 in vitro in different functional states. //Neuroscience. 1986. V.18. P. 823-35.

161. Popov V.L, Bocharova L.S. and Bragin A.G. Repeated changes of dendritic morphology in hippocampus of ground squirrels in the course of hibernation. //Neuroscience. 1992. V. 48. № 1. P. 45-51.

162. Poucet В., Save E., Lenck-Santini P.-P. Sensory and memory properties of hippocampal place cells. // Rev. Neurosci. 2000. V.l 1. P. 95-111.

163. Pribram K.H. The primate frontal cortex: progress report 1975. // Acta Neurobiol Exp (Wars). 1975. V.35. P. 609-25.

164. Pribram K.H. The cognitive revolution and mind/brain issues. // Am Psychol. 1986. V. 41. P.507-20.

165. Ramirez-Amaya V., Escobar M.L., Chao V., Bermudez-Rattoni F. Synaptogenesis of mossy fibers induced by spatial water maze overtraining. // Hippocampus. 1999. V.9. P. 631-636.

166. Ramirez-Amaya V., Balderas I., Sandoval J., Escobar M.L., Bermudez-Rattoni F. Spatial long-term memory is related to mossy fiber synaptogenesis. //J Neurosci. 2001. V.21. P. 7340-7348.

167. Ramon-y-Cajal S. Nue Darstellung vom histologischen Bau des Centralnervensystems. // Arch. Anat. Physiol. Anat. Abt. SuPI. 1893. P. 319-428.

168. Ramon у Cajal S. Histologic du systeme nerveux de l'homme et des vertebres: tomme II. Paris: Maloine. 1911.

169. Ramon у Cajal S. Studies on the Cerebral Cortex (Limbic Structures). London: Lloyd-Luke, 1955.

170. Ramon у Cajal S. The Structure of Amnion's Horn. Trans. // L. M. Kraft. Thomas, Springfield, IL. 1968.

171. Reed J.M., Squire L.R. Impaired recognition memory in patients with lesions limited to the hippocampal formation. // Behav Neurosci. 1997. V.l 11. P. 667-75.

172. Redish A.D., Touretzky D.S. The role of the hippocampus in solving the Morris water maze. // Neural Comput. 1998. V.10. P. 73-111.

173. Regehr W.G., Tank D.W. The maintenance of LTP at hippocampal mossy fiber synapses is independent of sustained presynaptic calcium. // Neuron. 1991. V.7. P. 451-9.

174. Remple-Clower N.L., Zola S.M., Squire L.R., Amaral D.G. Three cases of enduring memory impairment after bilateral damage limited to the hippocampal formation. // J Neurosci 1996. V.16. P. 5233-5255.

175. Ribak C.E., Seress L. Five types of basket cell in the hippocampal dentate gyrus: a combined Golgi and electron microscopic study. // J Neurocytol. 1983. V.12. P. 577-97.

176. Ribak C.E., Seress L., Amaral D.G. The development, ultrastructure and synaptic connections of the mossy cells of the dentate gyrus. // J Neurocytol. 1985. V.14. P. 835-57.

177. Ribak C.E., Seress L., Peterson G.M., Seroogy K.B., Fallon J.H., Schmued L.C. A GABAergic inhibitory component within the hippocampal commissural pathway. // J Neurosci. 1986. V.6. P. 3492-8.

178. Ribak C.E., Seress L. A Golgi-electron microscopic study of fusiform neurons in the hilar region of the dentate gyrus. // J Comp Neurol. 1988. V.271. P. 67-78.

179. Richter-Levin G., Thomas K.L., Hunt S.P., Bliss T.V. Dissociation between genes activated in long-term potentiation and in spatial learning in the rat. //Neurosci. Lett. 1998. V.251. P. 41-44.

180. Riedel G., Micheau J., Lam A.G., Roloff E., Martin S.J., Bridge H., Hoz L., Poeschel В., McCulloch J., Morris G. Reversible neural inactivation reveals hippocampal participation in several memory processes. // Nat Neurosci. 1999. V.2. P. 898-905.

181. Riekkinen P. Jr., Sirvio J., Riekkinen P. Interaction between raphe dorsalis and nucleus basalis magnocellularis in spatial learning. // Brain Res. 1990. V.527. P. 342-345.

182. Rolls E.T. Functions of neuronal networks in the hippocampus and neocortex in memory // Neuronal models of plasticity/Eds. J.H. Byrne, W.O. Berry. San Diego: Acad. Press. 1988. P. 240-265.

183. Roozendaal В., McGaugh J.L. Basolateral amygdala lesions block the memory-enhancing effect of glucocorticoid administration in the dorsal hippocampus of rats. // Eur. J. Neurosci. 1997a. V.9. P. 76-83.

184. Roozendaal В., McGaugh J.L. Glucocorticoid receptor agonist and antagonist administration into the basolateral but not central amygdala modulates memory storage. //Neurobiol. Learn. Mem. 1997b. V.67. P. 176-179.

185. Rosen D.L., Van Hoesen G.W. The hippocampal formation of the primate brain. A review of some comparative aspects of cytoarchitecture and connections // Cerebr. Cortex/Eds E.G. Jones. A. Peters. N.Y.: Plenum Press, 1987. V. 6. P. 345-456.

186. Rusakov D., Stewart M.G., Korogod S.M. Branching of active dendritic spines as a mechanism for controlling synaptic efficacy. // Neurosci. 1996. V.75. P. 315-323.

187. Rusakov D.A., Davies H.A., Harrison E., Diana G., Richter-Levin G., Bliss T.V., Stewart M.G. Ultrastructural synaptic correlates of spatial learning in rat hippocampus. // Neuroscience. 1997. V.80. P. 69-77.

188. Sakimura K., Kutsuwada Т., Ito I., Manabe Т., Takayama C., Kushiya E., Yagi Т., Aizawa S., Inoue Y., Sugiyama H., Mishina M. Reduced hippocampal LTP and spatial learning in mice lacking NMD A receptor el subunit. //Nature. 1995. V.373. P. 151-155.

189. Sandi C., Davies H.A., Cordero M.I., Rodriguez J.J., Popov V.I., Stewart M.G. Rapid reversal of stress induced loss of synapses in CA3 of rat hippocampus following water maze training. // Eur. J. Neurosci. 2003. V. 17. № 11. P. 2447-56.

190. Santin L.J., Rubio S., Begega A., Arias J.L. Effects of mammillary body lesions on spatial reference and working memory tasks. // Behav. Brain Res. 1999. V.102. P. 137-150.

191. Sapolsky R.M. Glucocorticoids, hippocampal damage and the glutamatergic synapse. // Prog Brain Res. 1990. V.86. P. 13-23.

192. Sapolsky R.M. Stress, the aging brain and the mechanisms of neuronal death. Cambridge. MA; MIT Press. 1992. 429p.

193. Sapolsky R.M., Krey L.C., McEwen B.S. The neuroendocrinology of stress and aging: the glucocorticoid cascade hypothesis. // Endocr Rev. 1986. V.7. P. 284-301.

194. Savage L.M., Sweet A.J., Castillo R., Langlais P.J. The effects of lesions to thalamic lateral internal medullary lamina and posterior nuclei on learning, memory and habituation in the rat. // Behav. Brain Res. 1997. V.82. P. 133— 147.

195. Sawada S., Yamamoto C. Blocking action of pentobarbital on receptors for excitatory amino acids in the guinea pig hippocampus. // Exp Brain Res. 1985. V.59. P. 226-31.

196. Schlander M., Frotscher M. Non-pyramidal neurons in the guinea pig hippocampus. A combined Golgi-electron microscope study. // Anat Embryol (Berl). 1986. V.174. P. 35-47.

197. Scoville W.B. & Milner B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. //J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 1957. V.20. P. 11-21.

198. Sejnowski T.J. Statistical constraints on synaptic plasticity. // J. Theor. Biol. 1977. V.69. P. 385-938.

199. Semenova TP, Kozlovskaia MM, Val'dman AV, Gromova EA. Effect of tuftsin and its analog on learning, memory and exploratory behavior in rats. // Zh Vyssh Nerv Deiat Im I P Pavlova. 1988. V.38. P. 1033-40.

200. Semkova I., Krieglstein J. Neuroprotection mediated via neurotrophic factors and induction of neurotrophic factors. // Brain Res Rev. 1999. V.30. P. 176— 188.

201. Seress L. and Ribak C.E. GABAergic cells in the dentate gyrus appear to be local circuit and projection neurons. // Exp Brain Res. 1983. V.50. P. 173-82.

202. Seress L. and Ribak C.E. A combined Golgi-electron microscopic study of non-pyramidal neurons in the CA 1 area of the hippocampus. // J Neurocytol. 1985. V.14. P. 717-30.

203. Seroogy K.B., Seress L., Ribak C.E. Ultrastructure of commissural neurons of the hilar region in the hippocampal dentate gyrus. // Exp Neurol. 1983. V.82. P. 594-608.

204. Setlow В. and McGaugh J.L. Involvement of the posteroventral caudate-putamen in memory consolidation in the Morris water maze. // Neurobiol. Learn. Mem. 1999. V.71. P. 240-247.

205. Shors T.J., Seib T.B., Levine S., Thompson R.F. Inescapable versus escapable shock modulates long-term potentiation in the rat hippocampus. // Science. 1989. V.244. P. 224-6.

206. Shors T.J. & Dryver E. Effect of stress and long-term potentiation (LTP) on subsequent LTP and the theta burst response in the dentate gyrus. // Brain Res. 1994. V.666. P. 232-238.

207. Shors T.J. & Matzel L.D. Long-term potentiation: what's learning got to do with it? // Behav. Brain Sci. 1997. V.20. P. 597-614.

208. Shors T.J., Gallegos R.A., Breindl A. Transient and persistent consequences of acute stress on long-term potentiation (LTP), synaptic efficacy, theta rhythms and bursts in area CA1. // Synapse. 1997. V.26. P. 209-217.

209. Siegel M., Gonzales R., Carnevale N.T., Claiborne В., Brown Т.Н. Biophysical model of hippocampal mossy fiber synapses. // Soc Neurosci Abstr. 1992. V.l8. P. 1344.

210. Silva A.J., Paylor R., Wehner J.M., Tonegawa S. Impaired spatial learning in a-calcium-calmodulin kinase II mutant mice. // Science. 1992. V.257. P. 206-211.

211. Silva A.J., Smith A.M., Giese K.P. Gene targeting and the biology of learning and memory. // Annu. Rev. Genet. 1997. V.31. P. 527-546.

212. Silva A.J., Giese K.P., Fedorov N.B., Frankland P.W., Kogan J.H. Molecular, cellular, and neuroanatomical substrates of place learning // Neurobiol. Learn. Mem. 1998. V.70. P. 44-61.

213. Smith C. Sleep states and memory processes. // Behav. Brain Res. 1995. V.69. P. 137-145.

214. Smith M.A. Hippocampal vulnerability to stress and aging: possible role of neurotrophic factors. // Behav Brain Res. 1996. V.78. P. 25-36.

215. Soriano E., Nitsch R., Frotscher M. Axo-axonic chandelier cells in the rat fascia dentata: Golgi-electron microscopy and immunocytochemical studies. // J Comp Neurol. 1990. V.293. P. 1-25.

216. Sorra K.E., Fiala J.C., Harris K.M. Critical assessment of the involvement of perforations, spinules, and spine branching in hippocampal synapse formation. // J. Сотр. Neurol. 1998. V. 398. № 2. P. 225-240.

217. Sorra K.E. and Harris K.M. Stability in synapse number and size at 2 hr after long-term potentiation in hippocampal area CA1. // J Neurosci. 1998. V.18. P. 658-71.

218. Spacek J. Three-dimensional analysis of dendritic spines. II. Spine apparatus and other cytoplasmic components. // Anat Embryol (Berl). 1985. V.171. P. 235-43.

219. Spacek J. and Hartmann M. Three-dimensional analysis of dendritic spines. I. Quantitative observations related to dendritic spine and synaptic morphology in cerebral and cerebellar cortices. // Anat Embryol (Berl). 1983. V.167. P. 289-310.

220. Spacek J., Harris K.M. Three-dimensional organization of smooth endoplasmic reticulum in hippocampal CA1 dendrites and dendritic spines of the immature and mature rat. // J. Neurosci. 1997. V.17. № 1. P. 190203.

221. Spacek J., Harris K.M. Three-dimensional organization of cell adhesion junctions at synapses and dendritic spines in area CA1 of the rat hippocampus. // J. Сотр. Neurol. 1998. V.393. № 1. P. 58-68.

222. Spacek J. and Harris K.M. Trans-endocytosis via spinules in adult rat hippocampus. // J Neurosci. 2004. V.24. P. 4233-41.

223. Spanis C.W., Bianchin M.M., Izquierdo I., McGaugh J.L. Excitotoxic basolateral amygdala lesions potentiate the memory impairment effect ofmuscimol injected into the medial septal area. // Brain Res. 1999. V.816. P. 329-336.

224. Squire L.R. Memory and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkeys, and humans. // Psychol Rev. 1992. V.99(2). P. 195-231.

225. Squire L.R. & Zola-Morgan S. The medial temporal lobe memory system. // Science. 1991. V.253. P. 1380-1386.

226. Squire L.R., Stark C.E.L. and Clark R.E. The medial temporal lobe. // Annu. Rev. Neurosci. 2004. V.27. P. 279-306.

227. Staubli U., Larson J., Lynch G. Mossy fiber potentiation and long-term potentiation involve different expression mechanisms. // Synapse. 1990. V.5.P. 333-5.

228. Stengaard-Pedersen K., Fredens K., Larsson L.I. Comparative localization of enkephalin and cholecystokinin immunoreactivities and heavy metals in the hippocampus. // Brain Res. 1983. V.273. P. 81-96.

229. Steward O. Topographic organization of the projections from the entorhinal area to the hippocampal formation of the rat. // J Comp Neurol. 1976. V.l67. P. 285-314.

230. Steward O. Alterations in polyribosomes associated with dendritic spines during the reinnervation of the dentate gyrus of the adult rat. // J Neurosci. 1983. V.3.P. 177-88.

231. Stewart C.A. and Morris R.G.M. The water maze. // Behavioural Neuroscience. A Practical Approach (Sahgal A. (Ed.)). 1993. V.l. P. 107-122.

232. Stuart D.A., Oorschot D.E. Embedding, sectioning, immunocytochemical and stereological methods that optimise research on the lesioned adult rat spinal cord. // J Neurosci Methods. 1995. V.61. P. 5-14.

233. Swanson L.W. Brain maps: structure of the rat brain. Amsterdam: Elsevier. 1998.

234. Swanson L.W., Wyss J.M., Cowan W.M. An autoradiographic study of the organization of intrahippocampal association pathways in the rat. // J Comp Neurol. 1978. V.181. P. 681-715.

235. Tamamaki N., Abe K., Nojyo Y. Columnar organization in the subiculum formed by axon branches originating from single CA1 pyramidal neurons in the rat hippocampus. // Brain Res. 1987. V.412. P. 156-60.

236. Tamamaki N., Abe K., Nojyo Y. Three-dimensional analysis of the whole axonal arbors originating from single CA2 pyramidal neurons in the rat hippocampus with the aid of a computer graphic technique. // Brain Res. 1988. V.452. P. 255-72.

237. Tamamaki N., Nojyo Y. Disposition of the slab-like modules formed by axon branches originating from single CA1 pyramidal neurons in the rat hippocampus. // J Comp Neurol. 1990. V.291. P. 509-19.

238. Tanzi E. I fatti I le induzione nell'odierna histologia del sistema nervoso. // Riv. Sper. Freniatr. 1893. V.19. P. 419-472.

239. Terrian D.M., Johnston D., Claiborne B.J., Ansah-Yiadom R., Strittmatter W.J., Rea M.A. Glutamate and dynorphin release from a subcellular fraction enriched in hippocampal mossy fiber synaptosomes. // Brain Res Bull. 1988. V.21. P. 343-51.

240. Thifault S., Kremarik P., Lalonde R. Effects of bilateral electrolytic lesions of the medial nucleus accumbens on exploration and spatial learning. // Arch. Physiol. Biochem. 1998. V.106. P. 297-307.

241. Thompson R.F. The neurobiology of learning and memory. // Science. 1986. V.233.P. 941-947.

242. Tombol Т., Somogyi G., Hajdu F., Madarasz M. Granule cells, mossy fibres and pyramidal neurons: an electron microscopic study of the cat's hippocampal formation, I. // Acta Morphol Acad Sci Hung. 1978. V.26. P. 291-310.

243. Toth K., Suares G., Lawrence J.J., Philips-Tansey E., McBain C.J. Differential mechanisms of transmission at three types of mossy fiber synapse. // J Neurosci. 2000. V.20. P. 8279-8289.

244. Touyarot K., Venero C., Sandi C. Spatial learning impairment induced by chronic stress is related to individual differences in novelty reactivity,search for neurobiological correlates. // Psychoneuroendocrinology. 2004. V.29. P. 290-305.

245. Tsien J.Z., Huerta P.T., Tonegawa S. The essential role of hippocampal CA1 NMDA receptor-dependent synaptic plasticity in spatial memory. // Cell. 1996. V.87. P. 1327-1338.

246. Turner D.A., Li X.G., Pyapali G.K., Ylinen A., Buzsaki G. Morphometric and electrical properties of reconstructed hippocampal CA3 neurons recorded in vivo. // J Comp Neurol. 1995. V. 356(4). P. 580-94.

247. Ueyama Т., Kawai Y., Nemoto K., Sekimoto M., Tone S., Senba E. Immobilization stress reduced the expression of neurotrophins and their receptors in the rat brain. // Neurosci Res. 1997. V.28. P. 103-110.

248. Urban N.N., Barrionuevo G. Active summation of excitatory postsynaptic potentials in hippocampal CA3 pyramidal neurons. // Proc Natl Acad Sci. USA. 1998. V.95. P. 11450-5.

249. Van Groen Т., Wyss J.M. Extrinsic projections from area CA1 of the rat hippocampus: olfactory, cortical, subcortical, and bilateral hippocampal formation projections. // J Comp Neurol. 1990. V.302. P. 515-28.

250. Venero C., Tilling Т., Hermans-Borgmeyer I., Schmidt R., Schachner M., Sandi C. Chronic stress induces opposite changes in the mRNA expression of the neural cell adhesion molecules NCAM and LI. // Neuroscience. 2002. V.115. P. 1211-1219.

251. Vertes R.P. Brainstem modulation of the hippocampus. Anatomy, physiology, and significance. // The Hippocampus/Eds R.L. Issacson, K.H. Pribram. 1986. V.4. P. 41-75.

252. Vinogradova O.S. Hippocampus as comparator: role of the two input and two output systems of the hippocampus in selection and registration of information. //Hippocampus. 2001. V. 11. P. 578-598.

253. Walker M.C., Ruiz A., Kullmann D.M. Monosynaptic GABAergic signaling from dentate to CA3 with a pharmacological and physiological profile typical of mossy fiber synapses. // Neuron. 2001. V.29. P. 703-715.

254. Watanabe Y., Gould E., McEwen B.S. Stress induces atrophy of apical dendrites of hippocampal CA3 pyramidal neurons. // Brain Res. 1992. V.588. P. 341-345.

255. Wenk G.L. Assessment of spatial memory using radial arm and Morris water mazes, in: J. Crawley, C. Gerfen, R. McKay, M. Rogawski, D. Sibley, P. Skolnick (Eds.). // Current Protocols in Neuroscience. Wiley. New York. 1998.

256. West M.J. Stereological methods for estimating the total number of neurons and synapses: issues of precision and bias. // Trends Neurosci. 1999. V.22. №2. P. 51-61.

257. Whishaw I.Q. and Jarrard L.E. Similarities vs. differences in place learning and circadian activity in rats after fimbria-fornix section or ibotenate removal of hippocampal cells. // Hippocampus. 1995. V.5. P. 595-604.

258. Whishaw I.Q., McKenna J.E., Maaswinkel H. Hippocampal lesions and path integration. // Curr. Opin. Neurobiol. 1997. V.7. P. 228-234.

259. Williams S. and Johnston D. Muscarinic depression of long-term potentiation in CA3 hippocampal neurons. // Science. 1988. V.242. P. 847.

260. Williams S. and Johnston D. Long-term potentiation of hippocampal mossy fiber synapses is blocked by postsynaptic injection of calcium chelators. //Neuron. 1989. V.3. P. 583-8.

261. Wilson M.A. and Tonegawa S. Synaptic plasticity, place cells and spatial memory: study with second generation knockouts. // Trends Neurosci. 1997. V.20. P. 102-106.

262. Wisden W., Errington M.L., Williams S., Dunnett S.B., Waters C., Hitchcock D., Evan G., Bliss T.V., Hunt S.P. Differential expression of immediate early genes in the hippocampus and spinal cord. // Neuron. 1990. V.4. P. 603-614.

263. Witter M.P. and Groenewegen H.J. Laminar origin and septotemporal distribution of entorhinal and perirhinal projections to the hippocampus in the cat. // J Comp Neurol. 1984. V.224. P. 371-85.

264. Woodson W., Nitecka L., Ben-Ari Y. Organization of the GABAergic system in the rat hippocampal formation: a quantitative immunocytochemical study. // J Comp Neurol. 1989. V.280. P. 254-71.

265. Woolley C.S., Gould E., McEwen B.S. Exposure to excess glucocorticoids alters dendritic morphology of adult hippocampal pyramidal neurons. // Brain Res. 1990. V.531.P. 225-231.

266. Wortwein G., Saerup L.H., Charlottenfeld-Starpov D., Mogensen J. Place learning by fimbria-fornix transected rats in a modified water maze. // Int. J. Neurosci. 1995. V.82. P. 71-81.

267. Xu L., Anwyl R., Rowan M.J. Behavioural stress facilitates the induction of long-term depression in the hippocampus. //Nature. 1997. V.387. P. 497-500.

268. Yoshida K. and Oka H. Topographical distribution of septohippocampal projections demonstrated by the PHA-L immunohistochemical method in rats. //Neurosci Lett. 1990. V.l 13. P. 247-52.

269. Zalutsky R.A. and Nicoll R.A. Comparison of two forms of long-term potentiation in single hippocampal neurons. // Science. 1990. V.248. P. 161924.

Информация о работе

Краев, Игорь Владимирович
кандидата биологических наук
Пущино, 2005
ВАК 03.00.02

Диссертация

Трехмерная организация синапсов в поле САЗ гиппокампа при стрессе и пространственном обучении крыс - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы