Кратковременные увеличения внеклеточной концентрации калия создают долговременное снижение порога развития пачечных разрядов в поле са1 гиппокампа

Мы регистрировали полевые возбуждающие постсинаптические потенциалы (пВПСП) в str.radiatum и популяционные спайки (ПС) в str.pyramidale поля СА1 срезов гиппокампа крыс в ответ на внеклеточную стимуляцию с помощью биполярного стимулирующего электрода, установленного в str.radiatum. В качестве воздействия использовалось повышение внеклеточной концентрации калия до 20 мМ (30 секунд, 5 минут, 30 минут). Это воздействие было выбрано по двум причинам. Во-первых, было показано, что при эпилептогенезе внеклеточная концентрация калия может значительно повышаться (свыше 20 мМ) (Hablitz and Heinemann 1987; Heinemann et al. 1986; Swann et al. 1986). Во-вторых, при повышении внеклеточной концентрации калия в срезах гиппокампа было показано развитие синхронных пачечных разрядов, напоминающих эпилептические (McBain 1994; Rutecki et al. 1985; Stringer and Lothman 1988).

В наших экспериментах эффект повышения К⁺ выражался в генерации множественных популяционных спайков в ответ на одиночный стимул (Рис. 3.6.1). При возвращении внеклеточной концентрации калия к базовым значениям, эта активность исчезала в течение последующих 20 минут. Таким образом, использованная стимуляция не приводила к долговременным изменениям. Однако, если считать время отмывки калия приблизительно равным времени диффузии калия внутрь среза (несколько десятков секунд, судя по началу генерации множественных

 

 

Рис. 3.6.1 Эффекты кратковременных периодических повышений K⁺_o на развитие вызванной пачечной активности в поле СА1 срезов гиппокампа.

а, Оригинальные записи, полученные до воздействия (контроль), через час после одного повышения K⁺_o (1К⁺) и после трех (3К⁺). б, Динамика изменения числа популяционных спайков в ответ на одиночную стимуляцию после 1-го (-♦-), 2-х (-■-) и 3-х (-▲-) периодических увеличений K⁺_o. Пунктирная линия среднее значение числа спайков при использованной стимуляции полученное во всех экспериментах. Данные были нормированы к этому среднему в каждом эксперименте. За нуль времени принята последняя регистрация перед воздействием, далее отсчет времени ведется от окончания последнего эпизода повышения K⁺_o. Разбросы не показаны для ясности графика. * и ** - p<0,05 и p<0,01, соответственно.

 

разрядов с момента попадания К⁺- раствора в регистрационную камеру), то можно заметить существенную разницу со временем исчезновения множественных спайков. Похоже, что способность генерировать множественные разряды в поле СА1 сохранялась дольше, чем калий оказывал прямое действие. Использование двух 30-секундных эпизодов повышения внеклеточной концентрации калия с интервалом 10 минут приводило уже к довольно длительной (до 40 мин) генерации вызванных множественных спайков после окончания воздействия (Рис. 3.6.1б). Три эпизода с теми же параметрами вызывали стойкое увеличение времени генерации вызванных множественных спайков (свыше 2 часов; Рис. 3.6.1б) Увеличение числа эпизодов повышения калия свыше трех, не приводило к дальнейшим изменениям.

Интересно, что прогрессирующее развитие множественных спайков при повторении калиевых эпизодов и длительное поддержание такой активности после окончания воздействия имело аналогию с развитием традиционного киндлинга in vivo. При киндлинге in vivo судорожная активность достигается при повторяющихся эпизодах электрической стимуляции областей мозга, чувствительных к эпилептогенезу (Goddard et al. 1969). Причем используемые стимулы исходно ниже порога развития судорог, но при каждом последующем эпизоде стимуляции порог генерации судорожной активности прогрессивно снижается (Lothman and Williamson 1994; McNamara et al. 1985). После окончания воздействия это снижение порога способно сохраняться длительное время.