Введение
1. Общая характеристика работы. 7
1.1. Актуальность работы. 7
1.2. Цели и задачи исследования. 10
1.3. Научная новизна работы. 11
1.4. Теоретическое и научно-практическое значение работы . 13
1.5. Положения, выносимые на защиту. 13
1.6. Апробация. 13
1.7. Структура и объем диссертации. 14
3. Литературный обзор. 15
3.1. Простая нервная система гастропод как основная модель исследований клеточных основ поведения и памяти. 15
3.1.1. Ведущая сенсорная модальность в контексте обучения моллюсков условному рефлексу. 15
3.1.2. Осцилляции в сети нейронов обонятельного мозга (процеребрума) моллюсков 17
3.1.3. Премоторный контроль оборонительного поведения 19
3.2. Субклеточная локализация сайтов пластичности в нейронах беспозвоночных и позвоночных животных . 21
3.2.1. Виды несинаптической пластичности и их связь с поведением и обучением. 22
3.2.2. Локализация компартмент-специфической пластичности на субклеточном уровне. 24
3.2.3. Связь несинаптической пластичности с выходными сигналами нейрона и синаптической пластичностью. 27
3.3. Современная оптическая регистрация функциональной электрической активности нейронов ЦНС. 29
3.3.1. Выбор оптимального дизайна установки объектива для оптической регистрации. 31
3.3.2. Совершенствование источников освещения и оптимальный тип красителя. 37
3.3.3. Важнейшие современные экспериментальные достижения, полученные с использованием ПЗК. 41
4. Методы. 45
4.1. Животные и экспериментальные препараты. 45
4.2. Электрофизиологическая регистрация. 48
4.2.1. Отведение суммарных потенциалов 48
4.2.2. Внутриклеточное отведение 49
4.3. Оптическая регистрация 49
4.4. Предъявление запаха. 54
4.5. Тактильная стимуляция. 57
4.6. Иммуноцитохимия. 58
4.7. Поведенческие эксперименты. 59
4.7.1. Экспериментальное обучение. 59
4.7.2. Видеорегистрация движений щупальца 61
5. Несинаптическая пластичность как основа ассоциативной памяти и увеличения синаптической эффективности . 63
5.1 Постоянный неинактивируемый натриевый ток как мишень для
вызванной цАМФ нейрональной пластичности. 64
5.1.1. Активация, деактивация и инактивация INa(P) 66
5.1.2. INa(P) является тетродотоксин-устойчивым. 72
5.1.3. INa(P) вносит значительный вклад в мембранный потенциал нейрона CGC. 72
5.1.4. цАМФ увеличивает INa(P). 74
5.2. Роль отставленной несинаптической пластичности в долговременной ассоциативной памяти. 80
5.2.1. Однократное пищевое обуславливание вырабатывает
долговременную память и вызывает постоянную деполяризацию во внесетевом внешнем модуляторном нейроне. 84
5.2.2. Постоянная деполяризация в CGC совпадает по времени с проявлением выявляющихся электрофизиологически следов долговременной памяти. 89
5.2.3. Деполяризация в CGG достаточна для усиления фиктивного пищевого ответа в ответ на условный пищевой стимул 91
5.2.4. Деполяризация мембраны CGG приводит к увеличенным постсинаптическим ответам и повышению уровня пресинаптического кальция. 93
5.2.5. Деполяризация мембраны CGG увеличивает ответы на условный стимул командных пищевых нейронах. 99
5.3. Постоянный натриевый ток является несинаптическим субстратом долговременной ассоциативной памяти. 103
5.3.1. Вызванная обучением долговременная деполяризация совпадает по времени с увеличением значения постоянного неинактивируевого натриевого тока в нейронах CGC. 104
5.3.2. Вызванное обучением увеличение INa(P) полностью соответствует увеличенной деполяризации мембранного потенциала CGC у обученных животных. 113
5.4. Несинаптичекая пластичность в основе компартментализованного увеличения синаптической эффективности. 118
5.4.1 Обучение уменьшает аттенюацию вызванного спайком аксонального кальциевого сигнала. 119
5.4.2. Деполяризация CGC и 4-аминопиридин снижают аттенюацию кальциевых сигналов и потенциалов действия 122
5.4.3. Компартмент-специфическое снижение аттенюации кальциевых сигналов деполяризацией сомы нейрона. 129
5.5 Обсуждение. 132
5.5.1. Вызванная нейрональная пластичность в модуляторном интернейроне, определяющем состояние сети. 132
5.5.2. Роль несинаптической пластичности в ассоциативной памяти 137
5.5.3. Роль постоянного натриевого тока в несинаптической пластичности. 141
5.5.4. Взаимосвязь между локальной несинаптической пластичностью и эффективностью локальныхсинапсов 143
5.6. Выводы. 147
6. Взаимодействие осцилляторной нейросетевой активности с отдельным нейроном как субстрат обонятельного обучения 148
6.1. Тонкая настройка обонятельного ориентировочного поведения путем
взаимодействия осцилляторной активности с активностью отдельного
нейрона. 149
6.1.1. Вызванные запахом движения щупалец у интактной
улитки. 151
6.1.2. Рекции щупальца и MtC3 на мономолекулярные запахи.153
6.1.3. Вызванные запахом движения изолированного щупальца и обонятельной подложки. 156
6.1.4. Модуляция спайковой активности MtC3
процеребральными осцилляциями. 156
6.2. Обонятельный опыт модифицирует эффекты запахов на обонятельное пищевое поведение в соответствии с биологической целесообразностью. 165
6.3. Обсуждение. 173
6.3.1. Роль взаимодействия осцилляторной активности и
активности отдельного нейрона в тонкой настройке ориентационного
поведения. 173
6.3.2. Зависимость реакции щупальца от качества запаха и
предыдущего обучения 178
6.4. Выводы. 182
7. Анализ функциональных взаимоотношений в сетях интернейронов, участвующих в реализации подкрепления и генерации ритмической активности 183
7.1. Отдельный серотонинергический нейрон может обеспечить подкрепление в сети избегательного условного рефлекса оборонительного поведения наземного моллюска. 183
7.1.1. Условная экстраклеточная активация педальных серотонинергических нейронов можетслужить подкреплением. 186
7.1.2. Морфология серотонинергических нейронов. 192
7.1.3. Участие нейронов Pd4 в контроле оборонительного поведения. 194
7.2 Структурно-функциональная организация сети серотонинергических нейронов наземной улитки 199
7.2.1. Ответы нейронов ростромедиальной группы на электрическую стимуляцию n. cutaneus II. 201
7.2.2. Ответы нейронов ростро-медиальной группы на тактильную стимуляцию кожи ноги 205
7.2.3. Ответы нейронов ростро-медиальной группы на стимуляцию идентифицируемых нейронов Pd2 и Pd4 207
7.2.4. Реакция нейронов ростромедиальной группы на серотонин 209
7.3. Фазозависимая координация двух моторных программ в буккальном ганглии крылоногого моллюска. 209
7.3.1. Выявление фаз ритмической активности нейронов буккального ганглия во время генерации пищевого ритма. 212
7.4. Обсуждение. 217
7.4.1. Роль серотонина в оборонительном поведении. 217
7.4.2. Педальные серотонинергические нейроны составляют функциональную нейромодуляторную группу 218
7.4.3. Отдельный нейрон может быть ответственен за модуляцию поведения. 220
7.4.4 Динамическая структурно-функциональная организация модуляторных сети в контексте делегирования функции одному нейрону. 222
7.4.5. Ритмическая фазовая активность в нейронной сети пищевого поведения. 225
7.5. Выводы. 228
8. Перспективы применения методов оптической регистрации для изучения пластичности и памяти на системах позвоночных животных 229
8.1. Биолистическая доставка потенциал-зависимых красителей в клетки срезов живого мозга млекопитающих для оптической регистрации нейронной активности 230
8.1.1. Биолистическая установка для доставки потенциал- зависимых красителей. 235
8.1.2. Окраска нейронов с помощью биолистической доставки красителя 235
.1.3. Оптическая регистрация электрической активности нейронов коры с использованием потенциал-зависимых красителей. 238
8.2. Обсуждение. 240
8.3. Выводы. 241
9. Общее заключение. 243
10. Общие выводы. 246
Список сокращений 248
Публикации по теме диссертации 249
Список литературы. 254
