Cтраница 2
Можно предположить, что пейсмекерные потенциалы образованы чередованием ВПСП и ТПСП. Однако при гиперполяризации сомы нейрона через внутриклеточный микроэлектрод крутизна возрастания деполяризационной волны и ее амплитуда уменьшаются вплоть до полного подавления колебаний. [16]
В рассмотренной выше схеме пейсмекерный потенциал зависит от ряда условий: уровня мембранного потенциала и содержания ионов. Кроме того, существует механизм генерации генетически обусловленной частоты пей-смекерной активности. [17]
Взаимодействие привыкания ТПСП и пейсмекерного потенциала изучено меньше. В пейсмекерном нейроне при постоянной амплитуде ТПСП привыкание может развиваться в звене пейсмекерного потенциала. В результате пейсмекерные волны, возникающие на заднем фронте ТПСП, уменьшаются и исчезают без изменения амплитуды ТПСП. Гиперполяризация, подавляя пейсмекер-ный механизм, приводит к тому, что пейсмекерные колебания исчезают. В этих условиях можно отчетливо выявить привыкание ТПСП, если оно имеет место. [18]
То, что частота пейсмекерного потенциала возрастает при деполяризации и уменьшается при гиперполяризации, служит веским аргументом в пользу предположения о том, что пейсмекерный потенциал имеет эндогенную природу. ВПСП и ТПСП, частота которых не зависит от уровня МП, определяются экзогенными факторами. [19]
ПД, ПСП и пейсмекерных потенциалов позволяет установить вклад в каждый из них ферментативных реакций. Опыты показывают, что пейсмекерный потенциал обладает максимальной температурной зависимостью. Это говорит о том, что вклад в них ферментативных реакций максимален. [20]
Утверждение о том, что пейсмекерный потенциал представляет собой часть ПД, означает, что его генерация определяется пассивным движением ионов по электрохимическому градиенту в результате снижения сопротивления мембраны к определенному виду ионов. Тогда вопрос переходит в иную плоскость: как меняется сопротивление мембраны нейрона в разные фазы развития пейсмекерного потенциала. Такая постановка вопроса, однако, имеет и более общее значение. Дело в том, что данные о закономерностях изменения сопротивления мембраны во время развития пейсмекерной волны позволяют отграничить пейсмекерный потенциал не только от ПД, но и от постсинаптических потенциалов ( ПСП), которые также определяются пассивным изменением сопротивления мембраны. [21]
В тех случаях, когда пейсмекерный потенциал достигает порога генерации ПД, наблюдается переход депо-ляризационной волны пейсмекерного потенциала в потенциал действия. Задний фронт пейсмекерной волны в этом случае суммируется со следовой гиперполяризацией потенциала действия. В зависимости от типа пейсмекерного потенциала наблюдаются регулярные, групповые и одиночные ПД. Важное значение для прослеживания перехода пейсмекерных потенциалов в ПД имеют те случаи, когда одни пейсмекерные потенциалы переходят в ПД, а другие остаются ниже порога генерации ПД. При сравнении разных пейсмекерных потенциалов, лежащих ниже порога генерации с ПД, становится очевидным, что все пейсмекерные потенциалы обладают общими свойствами, отличными от свойств потенциалов действия. [22]
Итак, общая схема взаимодействия пейсмекерных потенциалов и ПСП выглядит следующим образом. Пейс-мекерный потенциал превращает нейрон из ячейки, реагирующей на алгебраическую сумму ВПСП-ТПСП, в генератор, управляемый внешними сигналами. ВПСП могут активировать отдельные пейсмекерные волны. ТПСП своим задним фронтом способны включить пейсмекерные колебания. Еще более эффективно влияют на пейсмекер-ную активность деполяризационные и гиперполяризационные сдвиги, вызванные суммацией синаптических воздействий. Однако особо эффективными оказываются реакции ускорения и замедления, развивающиеся без сдвига МП. Взаимодействие разных реакций в одном пей-смекерном нейроне дает возможность эффективно переводить латентный пейсмекерный нейрон в актуальный, а актуальный - в латентный. Пейсмекерный потенциал служит связующим звеном между внешними реакциями и фиксированными генетическими программами. Через этот потенциал внешние сигналы могут включать или выключать реализацию таких генетических программ. Таким образом, пейсмекерный потенциал занимает ключевые позиции в интеграции врожденных и приобретенных форм поведения. [23]
Простейшей формой влияния синаптического потенциала на пейсмекерный потенциал является их суммация, когда влияние синаптического входа на пейсмекерный механизм, вероятно в связи с их удаленностью друг от друга, не проявляется. Эффект суммации обнаруживается на условиях достижения порога генерации ПД. Рассмотрим регулярный актуальный пейсмекерный нейрон, к которому приходят нерегулярные фоновые ВПСП. При нанесении раздражения ВПСП обусловливается стимулом. В зависимости от фазы развития пейсмекерной волны ВПСП либо суммируется с деполяризацией, сокращая интервал между ПД, либо, приходясь на фазу гиперполяризации или следовой гиперполяризации, уменьшает их амплитуду. [24]
При достижении порога генераций потенциалов действия пейсмекерные потенциалы переходят в спайки. При многократном применении раздражителя пейсмекерная активность ослабевает, и генерация спайков прекращается. При нанесении более сильного раздражителя реакция возникает снова, после чего временно восстанавливается ответ и на ранее применявшийся более слабый раздражитель. Таким образом, динамика привыкания пейсмекерного механизма в изолированном командном нейроне полностью воспроизводит привыкание в условиях полуинтактного препарата. Сопротивление мембраны при этом остается постоянным. [25]
Постоянство сопротивления мембраны во время развития пейсмекерного потенциала указывает на то, что нейрон в этом случае является источником тока. Другими словами, пейсмекерный потенциал отличается от ПСП и ПД, которые связаны с пассивными потоками ионов, тем, что в нем участвует активный перенос ионов через мембрану. Электрогенный эффект активного транспорта ионов возникает тогда, когда перенос ионов через мембрану в разных направлениях несимметричен. Значительная величина пейсмекерных потенциалов объясняется высоким сопротивлением мембраны, через которую осуществляется активный транспорт ионов. [26]
В целях изучения взаимодействия ПСП и пейсмекерных потенциалов целесообразно имитировать ВПСП и ТПСП при помощи импульсов тока, поскольку в этом случае сопротивление мембраны остается постоянным. Регулярные импульсы тока, подаваемые через введенный в клетку микроэлектрод, вызывают сдвиг мембранного потенциала, регистрируемый вторым внутриклеточным микроэлектродом. [27]
Представление об участии ферментов в создании осцилляции пейсмекерного потенциала приводит к выводу о наличии температурного максимума. [28]
Наиболее отчетливо активирующее действие синаптических потенциалов на механизм пейсмекерного потенциала можно видеть в латентном пейсмекерном нейроне со стабильным синаптическим входом, характеризующимся тем, что ПСП при многократных применениях остаются постоянными. Возникновение ВПСП приводит к тому, что в латентном пейсмекерном нейроне происходит включение пейсмекерной волны деполяризации. Развивается нелинейный эффект, при котором слабая деполяризация ВПСП провоцирует длительную деполяризацию пейсмекерного потенциала. [29]
В действительности же охлаждение приводит к полному выключению пейсмекерных потенциалов. Снижение частоты пейсмекерной активности при охлаждении, возникающее несмотря на развитие деполяризации, свидетельствует о прямом влиянии температуры на механизм генерации пейсмекерных потенциалов. На ПД и ПСП охлаждение в этих границах влияет незначительно. Повышение температуры приводит к усилению активного транспорта, в результате чего электрогенный эффект, связанный с преобладанием вывода натрия из клетки, увеличивается и в виде дополнительной гиперполяризации складывается с нернстовским значением МП. Известно, что гиперполяризация снижает частоту пейсмекерной активности. [30]