Габитуация и сенситизация

Нейронные механизмы габитуации и сенситизации были установлены в лаборатории Эрика Кэндела (Kandel E.R.) при экспериментальных исследованиях защитного рефлекса у морского брюхоногого моллюска аплизии. Выбор именно этого объекта обусловлен наличием у него крупных нейронов, сгруппированных в нескольких ганглиях, что позволяет с уверенностью находить у разных особей однотипные сенсорные, моторные и интернейроны, а затем производить с ними все необходимые для исследования манипуляции, которые по многим причинам нельзя выполнить на нейронах человеческого мозга. Механизмы, осуществляющие синаптический перенос информации, однотипны у разных видов животных, поэтому обнаруженные у аплизии изменения эффективности работы синапсов, приводящие в итоге к возникновению новых форм поведения, считаются универсальными.

Аплизия рефлекторно прячет свой орган дыхания - жабру в специальную мантийную полость в ответ на раздражение самой мантии или кожи сифона, представляющего собой окружающее жабру возвышение, в толще которого находится мышца, втягивающая жабру (Рис. 8.3). Этот защитный рефлекс легко возникает у аплизии при стимуляции имеющихся в коже механорецепторов прикосновением или водяной струёй, выпущенной из резинового баллончика. При повторении раздражения через небольшие промежутки времени защитный рефлекс проявляется с каждым разом всё слабее и может исчезнуть совсем, что является одним из примеров габитуации.

Реакция привыкания у аплизии обусловлена инактивацией тока ионов кальция в пресинаптические окончания сенсорных нейронов. При повторяющихся раздражениях механорецепторов кожи сифона струёй воды или прикосновением всё меньше и меньше кальция входит в пресинаптические окончания сенсорных нейронов при их возбуждении. Следствием пониженной концентрации ионов кальция в пресинаптическом окончании сенсорного нейрона является уменьшение выделения медиатора из этого окончания и уменьшение постсинаптического потенциала, который становится ниже порогового. Открытие механизма габитуации продемонстрировало чрезвычайно простой способ образования долговременной памяти, связанный всего лишь с одним синапсом (гомосинаптическая депрессия).

Если на фоне габитуации будет использован какой-либо сильный раздражитель, действующий на другой участок тела (например, булавочный укол кожи хвоста или действие на него электрического тока), то реакция привыкания сразу же исчезнет (дегабитуация). После получения болевого стимула у аплизии развивается реакция сенситизации, выражающаяся в повышенном реагировании даже на безобидные тактильные стимулы, что наблюдается на протяжении достаточно долгого промежутка времени.

В реакции сенситизации кроме сенсорных и моторных нейронов участвуют интернейроны (Рис. 8.4), поэтому сенситизацию можно определить как гетеросинаптическое усиление. Реагирующий на булавочный укол сенсорный нейрон возбуждает интернейрон, который, в свою очередь, действует с помощью медиатора серотонина на пресинаптическое окончание другого сенсорного нейрона, передающего возбуждение от механорецепторов кожи сифона. Серотонин связывается с метаботропными рецепторами сенсорного нейрона, и вследствие этого в нём активируются вторичные посредники: цАМФ и цАМФ-зависимая протеинкиназа, которая фосфорилирует белки кальциевых мембранных каналов в пресинаптическом окончании. В результате при возбуждении в это окончание входит больше ионов кальция, соответственно больше выделяется глутамата, действующего на мотонейрон. Это приводит к увеличению амплитуды и длительности постсинаптических потенциалов, хотя количество и чувствительность постсинаптических рецепторов не изменяется. В экспериментах на изолированных нейронах для получения сенситизации не обязательно использовать болевой стимул: достаточно подействовать серотонином на пресинаптическое окончание сенсорного нейрона.

Дата добавления: 2015-07-10