Для цитирования:
Захаров Д. Г., Касаткин Д. В., Кириллов С. Ю., Кузнецов А. С. Особенности одновременного воздействия возбуждающих синаптических токов на нейрон с дифференциацией отклика // Известия вузов. ПНД. 2015. Т. 23, вып. 2. С. 47-56. DOI: 10.18500/0869-6632-2015-23-2-47-56
Особенности одновременного воздействия возбуждающих синаптических токов на нейрон с дифференциацией отклика
Некоторые типы нейронов, например дофаминергические, норадренергические и серотонинергические, могут демонстрировать дифференциацию отклика на возбуждающие синаптические стимулы, то есть генерировать в ответ на эти стимулы качественно разные отклики. В частности, воздействие NMDA-тока обычно приводит к высокочастотной генерации (более чем в 5 раз по сравнению с тонической активностью), в то время как AMPA-ток не может приводить существенному увеличению частоты и при относительно небольших значениях силы тока подавляет активность нейрона. Поскольку оба тока вызываются глутаматными рецепторами, и, следовательно, в большинстве случаев активируются одновременно, в этой статье рассмотрен вопрос их одновременного воздействия на нейронную модель, обладающую дифференциацией отклика. Показано, что в зависимости от значений проводимостей AMPA и NMDA рецепторов возможно получение разных режимов нейронной активности (состояние покоя, низкочастотную или высокочастотную активность). Максимальная частота генерации достигалась при одновременном действии обоих синаптических токов. Дополнительный рост частоты, связанный с активацией AMPA-тока в дополнение к NMDA-току, может составлять до 20%. Таким образом, было установлено, что основной вклад в рост частоты дает NMDA-ток, а AMPA-ток способствует дальнейшему увеличению частоты. Динамический механизм такого синергетического действия синаптических токов проиллюстрирован с помощью эволюции фазового портрета модели.
- Hajos M., Gartside S.E., Villa A.E., and Sharp T. Evidence for a repetitive (burst) firing pattern in a sub-population of 5-hydroxytryptamine neurons in the dorsal and median raphe nuclei of the rat // Neuroscience. 1995. Vol. 69, No 1. P. 189.
- Muntoni A.L., Pillolla G., Melis M., Perra S., Gessa G.L., and Pistis M. Cannabinoids modulate spontaneous neuronal activity and evoked inhibition of locus coeruleus noradrenergic neurons // Eur J Neurosci. 2006. Vol. 23, No 9. P. 2385.
- Wilson C.J. and Callaway J.C. A coupled oscillator model of the dopaminergic neuron of the substantia nigra // J. Neurophysiol. 2000. Vol. 83. P. 3084.
- Hajos M., Sharp T., Newberry N.R. Intracellular recordings from burst-firing presumed serotonergic neurones in the rat dorsal raphe nucleus in vivo // Brain Res. 1996. Vol. 737, No 1–2. P. 308.
- Richards C.D., Shiroyama T. and Kitai S.T. Electrophysiological and immunocytochemical characteristics of GABA and dopamine neurons in the substantia nigra of the rat // Neuroscience. 1997. Vol. 80. P. 545.
- Overton P., Clark D. Burst firing in midbrain dopaminergic neurons // Brain Res. Reviews. 1997. Vol. 25. P. 312.
- Morikawa H., Khodakhah K., Williams J. Two intracellular pathways medicate metabotropic glutamate receptor-induced Ca2+ mobilization in dopamine neurons // J. Neuroscience. 2003. Vol. 23. P. 149.
- Deister C.A., Teagarden M.A., Wilson C.J., Paladini C.A. An intrinsic neuronal oscillator underlies dopaminergic neuron bursting // J Neurosci. 2009. Vol. 29. P. 15888.
- Kuznetsov A.S., Kopell N.J., and Wilson C.J. Transient high-frequency firing in a coupled-oscillator model of the mesencephalic dopaminergic neuron // J. Neuro-physiol. 2006. Vol. 95. P. 932.
- Oster A., Gutkin B.S. A reduced model of DA neuronal dynamics that displays quiescence, tonic firing and bursting // J. Physiol. Paris. 2011. Vol. 105, No 1–3. P. 53.
- Ha J., Kuznetsov A. Interaction of NMDA Receptor and Pacemaking Mechanisms in the Midbrain Dopaminergic Neuron // PLoS ONE. 2013. Vol. 8, No 7. e69984.
- Zakharov D.G., Kuznetsov A.S. A differentiation mechanism of neuron response on the excitable external signals // JEPT Letters. 2012. Vol. 95, No 11. P. 598.
- Zakharov D.G., Kuznetsov A.S. A minimal model for a slow pacemaking neuron // Chaos, Solitons & Fractals. 2012. Vol. 45. P. 640.
- Saal D., et al. Drugs of abuse and stress trigger a common synaptic adaptation in dopamine neurons // Neuron. 2003. Vol. 37, No 4. P. 557.
- FitzHugh R. Impulses and physiological states in theoretical models of nerve membrane // Biophysical J. 1961. Vol. 1. P. 445.
- Li Y.-X., Bertram R., and Rinzel J. Modeling N-methyl-D-aspartate-induced bursting in dopamine neurons // Neuroscience. 1996. Vol. 71. P. 397.
- Christoffersen C.L., and Meltzer L.T. Evidence for n-methyl-d-aspartate and ampa subtypes of the glutamate-receptor on substantia-nigra dopamine neurons – possible preferential role for n-methyl-d-aspartate receptors // Neuroscience. 1995. Vol. 67, No 2. P. 373.
- 2133 просмотра