Синаптическая пластичность как основа адаптивных возможностей нейронных сетей

Декабрь 7, 2015 / Комментарии 0

В литературе имеются убедительные данные о том, что дендритные шипики в значительной степени определяют характер межклеточного взаимодействия и могут рассматриваться в качестве основного субстрата пластичности нервной ткани. Наиболее длительные процессы, вовлеченные в реализацию памяти, связаны с формированием новых межнейронных контактов в сети, осуществляющей реверберации. Новообразованные дендритные шипики могут достаточно быстро образовывать синаптический контакт и становиться активными в течение нескольких часов, а сами синапсы являются местом более быстрой (секунды-минуты) пластической перестройки, которая, несомненно, оказывает влияние на эффективность передачи сигнала. Скорее всего, образование памятного следа связано как с быстрой модуляцией активности синапса, так и с более медленными процессами структурной реорганизации, необходимой для его длительного хранения. В аксошипиковых синапсах шипиковый аппарат вовлечен в процесс локального синтеза, посттрансляционных изменений и транспорта множества синапс-ассоциированных белков.

Одним из маркерных белков шипикового аппарата является актин-ассоциированный белок синаптоподин. Короткая форма синаптоподина локализуется в шипиковом аппарате, связана с α-актинином и участвует в стабилизации актиновых компонентов цитоскелета в шейке шипика. Синаптоподин необходим для формирования шипикового аппарата и ремоделирования цитоскелета шипика при изменении его размера и формы. У трансгенных мышей, лишенных гена синаптоподина, отмечается ухудшение кратковременной памяти, угнетение долговременной потенциации (LTP) и отсутствие развитого аппарата в дендритных шипиках гиппокампа. Однако оверэкспрессия синаптоподина не влияет на размер и количество дендритных шипиков, хотя повышение экспрессии этого белка наблюдается при LTP. Таким образом, в настоящее время принято считать, что синаптоподин участвует в обеспечении пластичности нейронных сетей за счет реорганизации распределения лабильных аксошипиковых межнейронных контактов и в процессах консолидации памятных следов.

Нарушение синаптогенеза и формирования активного шипикового аппарата рассматривают в качестве основных причин, влияющих на пластичность нервной ткани и развитие когнитивного дефицита или нейрональных патологий. Однако работы, в которых оценивается соотношение количества лабильных и стабильных аксо-шипиковых контактов в нервной ткани обучаемых и наивных животных на разных стадиях онтогенеза в норме и при нарушении памяти, практически отсутствуют. Благодаря разработанному в нашей лаборатории методу оценки пластичности нервной ткани путем сравнения числа лабильных аксо-шипиковых контактов у животных, подвергнутых разным экспериментальным воздействиям, нам удалось показать, что способность животных к запоминанию (кратковременная и долговременная память) коррелирует с числом синаптоподин-позитивных дендритных шипиков в коре головного мозга. Показано, что пренатальная гипоксия у крыс в период, критический для формирования миниколонок коры мозга (Е14), приводит к сокращению количества синаптоподин-позитивных дендритных шипиков в молекулярном слое новой коры и в stratum radiatum-moleculare поля CA1 гиппокампа, которое сопровождается ослаблением рабочей памяти. Мы полагаем, что снижение числа лабильных синаптоподин-позитивных шипиков в stratum radiatum-mоleсulare поля CA1 гиппокампа крыс, перенесших пренатальную гипоксию, может быть связано со структурными изменениями в энторинальной коре, нарушения в которой являются самыми ранними признаками развития БА.

Согласно нашим данным, сокращение количества синаптоподин-позитивных шипиков на фоне естественного снижения способности к обучению наблюдается и у стареющих животных, что может являться одной из основных причин когнитивных дисфункций при нормальном старении, а также при развитии спорадической формы БА.

Подпишитесь на свежую email рассылку сайта!

Читайте также