Элементарная пластичность электровозбудимой мембраны.

Нейроны сп-ны к адаптации и аккомодации.

 

Пример адаптации ритмического разряда нейронов. Данные получены на больших нейронах беспов. На сам деле, у теплокровных со сложной системой, примерно то же самое (?) (это не точно)

    Первый интервал (Т0) - до спайка - идет после раздражения. Второй межимпульсный интервал (Т1) больше, чем первый. Т2 больше Т1. Т3,4,5 – примерно равны – нейрон приобретает тоническую активность, а мож его активность и затихнет.

Очевидно, поскольку увеличивается межимпульсный интервал, уменьшается частота разряда. Это пример пластичности..Включаются некие процессы, кот можно объяснить мех-ми генерации ПД. Необходимо, конечно, активир-ть некие мех-мы, чтобы реполяризовать мембрану. И вот это замедление частоты (от Т0 к Т5) происх за счет калиевой проводимости. (Если натриевых токов 2, ну м.б 3, то калиевых токов значительно больше!) (это работа Палиховой. Работа на моллюсках)

Картинка справа. Внутриклеточным электродом ( постоянным током) поляризуют нейрон, т.е увеличивают на нем потенциал. К чему это приводит?? Если мембрану поляризовать постоянным током (2 наноампер = нА), потенциал возрастает, достигает порога, видим высокочастотную пачку. Причем, если рассширить эту картинку немного, то получим примерно то же, что и на картинке слева (интервал Т0,1 будет меньше Т2 и Т3,4,5 соответсвенно). [картинка над правой нижней картинкой – это то, как ведет себя нейрон без стимуляции].

Мы называем это адаптацией ритмического разряда, т.к. из соображения экономии ресурсов нейрону достаточно продемонстрировать короткие события в виде последовательности спайков, а затем затихнуть, поскольку ничего нового нейрон не «видит» и не «ощущает». Ток может быть очень длительный, первое время нейрон реагирует, а потом перестает. Но нужно обратить внимание, что потенциал остается на повышенном уровне:

Потому что ток поляризует мембрану, но какие тут мех-мы: 1) инактивация Натриевой проводимости, 2) вкулючение Калиевой проводимости, кот мож быть очень мощной, что приводит к невозможности генерации спайков.

Вот такая элементарная пластичность

 

Это схема.

 

Само по себе синаптическое событие закл в том, что медиатор соединяется с рецептором. Это стахастический процесс. Происх с некоторой вероятностью. Это не значит, что каждая молекула найдет свой рецептор. По мере каждой последующей синаптич передачи каждый последующий выброс медиатора будет оказ все меньшую эффективность. Т.е проводимость в ионотроп рец-х уменьшаться.

За счет чего это происх? Есть такой процесс, как десенситизация. За ним стоят некие мех-мы, кот закл в том, что постсинаптический рец-р изменяет каким-то образом свои св-ва и становится не чувствительным к нейромедиатору. Это приводит к уменьшению синаптич токов, кот текут через этот рец-р. И в конечном итоге это мож привести при интенсивной стимуляции нейромедиатором к нефункциональному состоянию этого нейрона.

Какие здесь процессы? Рец-р, находясь в мембране, испытывает со стороны клетки много влияний. И одно из влияний закл в том, что есть спец мех-мы, кот обеспеч изменение функционального состояния рецептора. Что возможно? Дефосфорилирование / фосфорилирование внутренних петель этого белка - рецеатора. Помимо фосфатной группы мог присоед-ся еще радикалы. Рецептор изменяет свое функциональное состояние. Становится менее чувствительным / вообще не чувствительным к медиатору.. В этом и закл десенситизация, котор хорошо изучена на мотонейронах, кот инервируются холинэргическими синапсами аксонной терминали.

Через некоторое время, если синапс не активен, то агонист вызовет востановление.

Еще один присер – гомологичная десенситизация. У нас есть агонист А. Если применим агонист А на этот же синапс, увидим снижение, а если агонист Б, то реакция (р-я) будет хорошей. Агонист Б – это другой нейромедиатор / другой синапс.

Гетерологичная десенситизация. Если применим и А, и Б вместе, то получим допинирование такого эффекта (снижение).

 

 

Из работ Пивоварова.

Эксперимент. Внутриклеточная регистрация нейрона. (напоминание: чтобы регистрировать токи, надо зафиксировать потенциал). Пивоваров использовал искусственный синапс.

Искусственный синапс. Нейрон находился в ганглии, но никаких синаптич воздействий (полуинтактный препарат) не было. Как иммитрировали синаптич воздействие? С помощью пипетки активировали нейрон. Пипетку накачивали ацх (ацетилхолином) (концентрация 0,0001 милимоль – достаточно большая конц-ия). Выделившийся ацх оказывал эффекты на мембране нейрона, т.к. к нему есть ацх-ые рецепторы. И это синаптическое воздействие было очень строго дозирован о.

Как можно управлять кол-вом выделившегося ацх из пипетки? Пропуская через него ток. Этот процесс наз микроионофорез. При прикладывании большого по А (амплитуде) тока выделится много ацх (он просто вытечет, поскольку ацх – положительно заряженное вещ-во). И кол-во приложенного тока по А и длительности будет пропорционально кол-ву выделившегося ацх.

И вот из пипетки выделяли ацх, причём одну и ту же порцию.

Что тут исследовали? Исследовали А тока и его падение. Когда нейромедиатор воздействует на синапс, остаётся некое время, когда возникает остаточное действие. Чем определяется остаточное действие? Выделилось определенное кол-во нейромедиатора в синаптич щель, и тут же нач срабатывать мех-мы инактивации этого медиатора. Ацетилхолинэстераза разлагает АЦХ на Ацетил и Холин. Концентрация АЦХ уменьшается, происх уменьшение ответа.

И если последовательно стимулировать один и тот же нейрон, то можно увидеть изменение угасания тока. С одной стороны работает Ацетихолинэстераза (АЦХэстераза), с другой стороны включ-ся еще десенситизация рецепторов. Будем считать, что АЦХэстераза работает всегда одинаково, и вот эти токи будут зависеть от состояния рецептора, а состояние рец-ра регулир-ся со стороны клетки. Т.е. десенситизация заключ в том, что рецептор, встроенный в мембрану нейрона, пропускает все меньше и меньше катионов. И, следовательно, токи затухают.

Этот эффект затухания токов показан на графиках справа. Это относительная А тока по отношению к максимальному. Макс ток взят за единицу. Ну и по мере утилизации АЦХ эти токи нач уменьшаться. По оси ОХ отложено время в мс (на графиках справа) – до 100+ мс – это достаточно продолжительный ток, т.е ток затухает небыстро. И вот угол наклона этой прямой (тут отложена амплитуда тока в зависимости от времени) 61 мс для верхнего графика, для среднего 22 мс, для нижнего 10 мс (внимание! Разные шкалы на трех графиках). Но мере адаптации рецепторов, которые обеспеч десенситизацию, время падения токов снижается. Т.е. токи быстрее затухают. Мембрана адаптируется, токи становиться короткими и быстро затухают.

Это говорит о том, что нейрон не может поддерживать длительное время такое активное свое состояние. И при повторных таких воздействиях мембрана адаптируется, теряет свою чувствительность из-за изменения св-в рецепторов (десенситизация). В этом и заключается пластичность нейрона - обезопасить себя от длительных ненужных воздействий (грубо говоря!).