<<
>>

Роль ритмической активности в формировании нейронных ансамблей

Т. Н. Греченко (Москва)

*     Работа выполнена при финансовой поддержке РГНФ № 08-06-00250а; НШ-602.2008.6; РГНФ № № 09-06-00652а.

Все жизненно важные биологические функции организма, такие как дыхание, сердечная деятельность, электрическая активность мозга, локомоторная активность, представляют собой ритмические процессы.

Можно сказать, что физиологические ритмы составляют основу жизни. За последние годы получено множество данных о многофункциональности эндогенной ритмической активности нейронов: функции весьма разнообразны - генерация ритмов мозговой активности, формирование циркадианных ритмов, организация движений, участие в создании энграмм памяти, контроль за жизненно важными функциями организма - температурной чувствительностью, дыханием, частотой сокращений сердца, желудочно-кишечным трактом и др. (Греченко, 2008). Многие исследования доказывают генетическую заданность пейсмекерной активности - она наследуется, она записана в геноме (Lowrey and Takahashi, 2000, Xiao and Sigg, 2007, Robinson et al., 2007, Nehrke et al., 2008).

Анализ молекулярных механизмов циркадианной системы позвоночных показал, что осцилляции могут быть фундаментальным свойством многих клеток тела, а иерархическая структура регуляции и поддержания циркадианных ритмов отражает общий принцип организации и управления жизнью организмов (Schibler, 2007).

Вопрос заключается в следующем: если нейроны с пейсмекерной активностью занимают столь важное место в жизни живых организмов, то каким образом на основе свойств пейсмекера могут формироваться нейронные системы во время развития и обучения? Чтобы представить этот процесс, необходимо обратиться к самому началу новой жизни - первым этапам в формировании нервной системы. Экспериментальные исследования, выполненные эмбриологами, показывают, что началу процесса дифференциации клеток предшествует резкое повышение содержания ионов кальция во внутриклеточной среде, что сопровождается генерацией осцилляторной (пейсмекерной) активности, затем начинается собственно развитие многоклеточного организма (Dumollard et al., 2002).

Как уже было сказано, часть клеток нервной системы имеет актуальную эндогенно возникающую ритмику, которая в развитом организме выполняет определенные функции. Можно предположить, что появление таких «прообразов» нейронов-носителей ритмов происходит на раннем этапе дробления зиготы. Мы проверили это предположение в опытах на эмбрионах травяной лягушки - посредством микроэлектродной регистрации провели исследование на разных этапах эмбриогенеза. Результаты показали следующее: на ранних стадиях (бластулы и гаструлы) фактически любая клетка имеет потенциал покоя от -20мВ до -42 мВ. (Было обследовано более 50 клеток). У 70% клеток зарегистрирована осцилляторная электрическая активность. Амплитуда колебаний составляла 5-15 мВ. Осцилляции организованы в группы, насчитывающие в своем составе до 10-12 колебаний возрастающей амплитуды. По мере развития эмбриона и перехода в фазу органогенеза количество клеток, имевших осциллирующую активность, снижалось.

Как показывают экспериментальные работы многих исследователей, нервная система головастиков, которые развиваются из икринки, имеет множество клеток - генераторов. Они описаны для этих существ на разных уровнях, участвуют в регуляции и осуществлении плавательных движений, циркадианных ритмах (Scrymgeour-Wedderburn et al., 1997). У взрослой лягушки также пейсмекерная активность представлена и описана во многих мозговых отделах (Wilson et al., 2002).

Невозможно определить, все ли клетки, наделенные пейсмекер-ным механизмом, востребованы функциональными системами, складывающимися по мере созревания взрослого организма. Однако тот факт, что уже на самых ранних этапах развития многие «прообразы» клеток имеют ритмическую активность, приводит к предположению о том, что, во-первых, генетически заданная, инициирующаяся на самых ранних этапах развития активность может быть своеобразным ориентиром для формирующейся нервной системы (клетки с этой ритмикой являются своеобразными «маркерами», размечающими путь связи между зарождающимися элементами будущей ЦНС) (Dalla Torre di Sanguinetto et al., 2008), во-вторых, они становятся системообразующей основой для формирования различных функциональных ансамблей нейронов и играют роль центров, вокруг которых создается своеобразное синаптическое «кружево» - множество клеток с синап-тическими переключениями, определенными свойствами, задействованные в различных жизненных задачах организма (Ladle et al., 2007).

Так как клетки - носители генетически заданной пейсмекерной программы - становятся структурообразующими элементами, формирующими вокруг себя систему синаптически связанных клеток, то от их собственных «врожденных» свойств зависят многие особенности создаваемых нейронных систем, а следовательно, и поведенческих особенностей организма (Соколов, 1975, Shirasaki and Pfaff, 2002, Arshavsky, 2003).

Литература

Греченко Т.Н. Пейсмекерная активность нейронов: происхождение и функции // Нейрон: Обработка сигналов. Пластичность. Моделирование / Под ред. А. М. Черноризова, Е. Н. Соколова, В. А. Филиппова. Тюмень: Изд-во Тюмен. гос. ун-та, 2008.

Соколов Е. Н. Пейсмекерный потенциал в организации поведения // Пейсме-керный потенциал нейрона / Под ред. Е. Н. Соколова, Н. Н. Тавкхелидзе. Тбилиси: Мецниереба. 1975.

Arshavsky Y. I. Cellular and network properties in the functioning of the nervous system: from central pattern generators to cognition // Brain Res. Rev. 2003. 1.

Dalla Torre di Sanguinetto S. A., Dasen JS, Arber S. Transcriptional mechanisms controlling motor neuron diversity and connectivity // Curr. Opin. Neurobiol.

2008. 18. N 1.

Dumollard R., Carroll J., Dupont G. and Sardet Ch. Calcium wave pacemakers in

eggs // Journal of Cell Science. 2002. 115. Ladle DR, Pecho-Vrieseling E, Arber S. Assembly of motor circuits in the spinal

cord: driven to function by genetic and experience-dependent mechanisms //

Neuron. 2007. 25.56 (2).

Lowrey P. L., Takahashi J. S. Genetics of the mammalian circadian system: Photic entrainment, circadian pacemaker mechanisms, and posttranslational regulation // Annu. Rev. Genet. 2000. 34.

Nehrke K., Denton J., Mowrey W. Intestinal Ca2 + wave dynamics in freely moving C. elegans coordinate execution of a rhythmic motor program // Am. J. Cell

Physiol. 2008. 294 (1).

Robinson R. B., Brink P. R., Cohen I. S., Rosen M. R. I (f) and the biological pacemaker // Pharmacol Res. 2006. May. 53 (5). P. 407-415.

Schibler U. The daily timing of gene expression and physiology in mammals // Dialogues Clin Neurosci. 2007. 9 (3). P. 257-272.

Scrymgeour-Wedderburn J. F., Reith C. A., Sillar K. T. Voltage oscillations in Xenopus spinal cord neurons: developmental onset and dependence on co-activation of NMDA and 5HT receptors // Eur. J. Neurosci. 1997. Jul; 9 (7).

Shirasaki R., Pfaff S. L. Transcriptional codes and the control of neuronal identity. An. Rev Neurosci. 2002; 25:251-81. Epub 2002. Mar 27.

Wilson R. J. A., Vasilakos K., Harris M. B., Straus C. and Remmers J. E. Evidence that ventilatory rhythmogenesis in the frog involves two distinct neuronal oscillators // Journal of Physiology. 2002. 540. № 2.

Xiao Y. F., Sigg D. C. Biological approaches to generating cardiac biopacemaker for bradycardia // Sheng Li Xue Bao. 2007. Oct 25; 59 (5). P. 562-570.

<< | >>
Источник: А. Л. Журавлев, М. И. Воловикава, Л. Г. Дикая, Ю. И. Александров. Психология человека в современном мире. Том 4. Субъектный подход в психологии: история и современное состояние. Личность профессионала в обществе современных технологий. Нейрофизиологические основы психики (Материалы Всероссийской юбилейной научной конференции, посвященной 120-летию со дня рождения С. Л. Рубинштейна, 15-16 октября 2009 г.) / Ответственные редакторы: А. Л. Журавлев, М. И. Воловикава, Л. Г. Дикая, Ю. И. Александров. -М.: Изд-во «Институт психологии РАН»,2009. - 378 с.. 2009

Еще по теме Роль ритмической активности в формировании нейронных ансамблей:

  1. СОДЕРЖАНИЕ
  2. Роль ритмической активности в формировании нейронных ансамблей
  3. 1.13 Роль фазовых соотношений в обработке информации
- Коучинг - Методики преподавания - Андрагогика - Внеучебная деятельность - Военная психология - Воспитательный процесс - Деловое общение - Детский аутизм - Детско-родительские отношения - Дошкольная педагогика - Зоопсихология - История психологии - Клиническая психология - Коррекционная педагогика - Логопедия - Медиапсихология‎ - Методология современного образовательного процесса - Начальное образование - Нейро-лингвистическое программирование (НЛП) - Образование, воспитание и развитие детей - Олигофренопедагогика - Олигофренопсихология - Организационное поведение - Основы исследовательской деятельности - Основы педагогики - Основы педагогического мастерства - Основы психологии - Парапсихология - Педагогика - Педагогика высшей школы - Педагогическая психология - Политическая психология‎ - Практическая психология - Пренатальная и перинатальная педагогика - Психологическая диагностика - Психологическая коррекция - Психологические тренинги - Психологическое исследование личности - Психологическое консультирование - Психология влияния и манипулирования - Психология девиантного поведения - Психология общения - Психология труда - Психотерапия - Работа с родителями - Самосовершенствование - Системы образования - Современные образовательные технологии - Социальная психология - Социальная работа - Специальная педагогика - Специальная психология - Сравнительная педагогика - Теория и методика профессионального образования - Технология социальной работы - Трансперсональная психология - Философия образования - Экологическая психология - Экстремальная психология - Этническая психология -