О.С. Сотников

ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. Исследование интернейронной интеграции в нервной системе и получение ноцецептивных феноменов её деятельности зависит от характера взаимосвязи тел и нейронов активных сплетений, обладающих прямыми, последовательными и обратными направлениями нервных импульсов. Основные проблемы заключаются в том, что в настоящее время отсутствуют экспериментальные модели образования электрических синапсов, не определены возможные обратные модели маршрутов, не доказана индивидуальная роль медиаторных или электрических вариантов возможной мультипликации спайков и не получены реальные модели реверберации живого мозга в эксперименте. 

Цель работы – анализ возможной морфофизиологической взаимосвязи серий электрических синапсов и частотной циклической импульсации. 

Результаты. Электронно-микроскопически впервые с помощью обработки 0,4%-ным раствором проназы симпатических ганглиев лягушки получены межнейронные щелевые контакты – разновидность электрических синапсов. Графически смоделирован гипотетический маршрут одиночного электрического импульса, преодолевающего группу электрических синапсов, и возможное возникновение ритмических реверберационных импульсов на отводящем электроде. Для подтверждения графической модели проведены электрофизиологические эксперименты с одиночными раздражениями и суммарным отведением активности от ганглия. Реверберация импульсов наступает только при последовательном преодолении трёх электрических синапсов. 

Практическая значимость. Результаты опытов и графических моделей могут быть использованы для разработки нейростимуляторов иного принципа. Это расширяет возможности исследований рабочей памяти и экспериментирование на образцах нервной патологии у животных.

Сотников О.С. Серия экспериментальных электрических синапсов и реверберация нервного импульса // Технологии живых систем. 2021. T. 18. № 3. С. 52−57. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202103-05

1. Lorentе de Nö R. Vestibulo-ocular reflex arc // Arch. Neurol. Psych. 1933. V. 30. № 2. P. 245–291.  
2. Curti S., O'Brien J. Characteristics and plasticity of electrical synaptic transmission // BMC Cell Biol. 2016. V. 17. Suppl. 1. P. 13. DOI: 10.1186/s12860-016-0091-y. 17
3. Constantinidis C., Wang X.J. A neural circuit basis for spatial working memory // Neuroscientist. 2004. V. 10. № 6. P. 553–565.  
4. Ribeiro S., Nicolelis M.A. Reverberation, storage, and postsynaptic propagation of memories during sleep // Learn. Mem. 2004.  V. 11. № 6. P. 686–696.
5. Eccles J.C. The understanding of the brain. NY: McGraw-Hill, 1973. 283 p.
6. Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу. М.: Мир. 2008. 671 с.
7. Bissiere S., Zelikowsky M., Ponnusamy R., Jacobs N.S., Blair H.T., Fanselow M.S. Electrical synapses control hippocampal contributions to fear learning and memory // Science. 2011. V. 331. № 6013. P. 87–91. DOI: 10.1126/science.1193785
8. Galarreta M., Hestrin S. A network of fast-spiking cells in the neocortex connected by electrical synapses // Nature. 1999. V. 402. № 6757. P. 72–75.
9. Maciunas K., Snipas M., Paulauskas N., Bukauskas F.F. Reverberation of excitation in neuronal networks interconnected through voltage-gated gap junction channels // J. Gen. Physiol. 2016. V. 147. № 3. P. 273–288. DOI: 10.1085/jgp.201511488
10. Nagy J.I., Pereda A.E., Rash J.E. Electrical synapses in mammalian CNS: Past eras, present focus and future directions // Biochim. Biophys. Acta. 2018. V. 1860. № 1. P. 102–123. DOI: 10.1016/j.bbamem.2017.05.019
11. Сотников О.С., Луковникова М.Н., Васягина Н.Ю., Лактионова А.А., Парамонова Н.М. Действие протеолитических ферментов на живые нейроны моллюска // Морфология. 2009. Т. 136. Вып. 5. С. 36–41.
12. Siegel M., Warden M.R., Miller E.K. Phase-dependent neuronal coding of objects in short-term memory // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. P. 21341–21346. DOI: 10.1073/pnas.0908193106
13. Sohal V.S., Zhang F., Yizhar O., Deisseroth K. Parvalbumin neurons and gamma rhythms enhance cortical circuit performance // Nature. 2009. V. 459. P. 698–702. DOI: 10.1038/nature07991
14. Gonzalez-Islas C., Garcia-Bereguiain M.A., O'Flaherty B., Wenner P. Tonic nicotinic transmission enhances spinal GABAergic presynaptic release and the frequency of spontaneous network activity // Dev. Neurobiol. 2016. V. 76. № 3. P. 298–312. DOI: 10.1002/dneu.22315
15. Сергеева С.С., Сотников О.С., Парамонова Н.М. Способ создания нейрофизиологической модели простой нервной системы, обладающей реверберацией // Рос. физиол. журнал. им. И.М. Сеченова. 2020. Т. 106. № 8. С. 1–7.