Процеси взаємодії нервових клітин між собою. Дослідження квантових властивостей синаптичного вивільнення гальмівного медіатору ГАМК в умовах синаптично зв"язаної культури кори головного мозку. Методи автокореляційного аналізу та біноміального розподілу.
Аннотация к работе
Значна роль у цих дослідженнях відводиться вивченню хімічного впливу на нервові клітини нейромедіатора, що вивільняється у синаптичну щілину. Вивчення квантових властивостей вивільнення медіатора дає уяву про фундаментальні механізми і взаємодії, що відбуваються в синапсі - результатом яких є передача чи блокада нервового імпульсу. Основні ключові моменти в питанні дослідження синаптичних взаємодій включають в себе: вивчення молекулярної біології синапсів та мембранного транспорту, квантову гіпотезу вивільнення медіатора, пластичність синапсу та вплив іонів кальцію. Таким чином, дослідження квантових властивостей синаптичного вивільнення ГАМК представляє безсумнівний науковий інтерес та практичне значення в розумінні процесів функціонування кори головного мозку і центральної нервової системи вцілому. Мета даної роботи полягала в дослідженні квантових властивостей синаптичного вивільнення гальмівного медіатору ГАМК в умовах синаптично зв‘язаної культури кори головного мозку.У вступі обґрунтована актуальність дослідження квантових властивостей синаптичного вивільнення ГАМК в корі головного мозку, сформульована мета і задачі дослідження, наведені відомості про наукову новизну, практичну цінність та апробацію отриманих результатів, публікацію матеріалів дисертації.Для реєстрації ГПСС при стимуляції аксону пресинаптичного нейрону використовувалась методика фіксації потенціалу в конфігурації "ціла клітина". Амплітуда напруги, що подавалась на вхід стимуляційної піпетки коливалась від 30 до 60 В, зміна стимулюючого сигналу на виході була лінійною в межах значень напруги, що подавалась на вхід. квантова властивість головний мозок Амплітуди ВГПСС при стимуляції аксону інтернейрона становили від межі вимірювального мінімуму близько 7-8 ПА до величин більших, ніж 500 ПА при підтримуваному потенціалі - 80 МВ. Приклад результатів автокореляційного аналізу для п?яти амплітудних наборів ВГПСС, що виникають на пірамідному нейроні при стимуляції аксону інтернейрону, приведений в таблиці 1 (де - середній ВГПСС, QA - рівень одиничного квантового вивільнення, МА - середній квантовий вміст). Як видно на риснку, основна маса постсинаптичних відповідей мала амплітуду близько 10 ПА, доля струмів, що мали амплітуду більше 15 ПА була набагато меншою й виникнення другого піку на гістограмі мало низьку достовірність.Автокореляційний аналіз амплітудних розподілів викликаних ГПСС на ранній стадії розвитку культури кори головного мозку (10-12 день) показав, що ці розподіли в більшості досліджуваних клітин мають полімодальний характер. В умовах мінімальної ймовірності вивільнення медіатора за відсутності в зовнішньоклітинному розчині іонів Са2 та за наявності блокатора передачі потенціалу дії ТТХ, були зареєстровані мініатюрні постсинаптичні струми, амплітудні розподіли яких носили унімодальний характер з середнім значенням 11.0±2.1 ПА. Дослідження поодинокої гальмівної синаптичної терміналі, що розташована поблизу або безпосередньо на сомі пірамідних нейронів кори головного мозку, методом зовнішньої електричної стимуляції показало, що вивільнення нейромедіатора ГАМК в даних нейронах носить квантовий характер. Оцінений рівень одиничного квантового вивільнення в умовах реєстрації спонтанних мініатюрних гальмівних струмів співпадав з отриманим квантовим періодом при математичному аналізі мультипікових амплітудних гістограм ВГПСС (біноміальний та автокореляційний методи), що свідчить на користь адекватності вибору математичної моделі опису вивільнення медіатора як багатоквантового процесу в гальмівних синапсах кори головного мозку. Різний рівень деполяризації поодинокої пресинаптичної терміналі в гальмівному синапсі кори головного мозку не змінює величину кванта вивільнення нейромедіатора, при цьому змінюється лише величина середнього квантового вмісту і, як наслідок, збільшується середній постсинаптичний струм.
План
Основний зміст роботи
Вывод
В умовах культури кори головного мозку на синаптично зв?язаних парах нейронів були досліджені властивості викликаних ГПСС, що виникають в пірамідних нейронах кори при локальній стимуляції аксону гальмівного інтернейрона. По кінетичним та фармакологічним властивостям дані струми ідентифіковані як ГАМКА активовані гальмівні струми.
Автокореляційний аналіз амплітудних розподілів викликаних ГПСС на ранній стадії розвитку культури кори головного мозку (10-12 день) показав, що ці розподіли в більшості досліджуваних клітин мають полімодальний характер.
В умовах мінімальної ймовірності вивільнення медіатора за відсутності в зовнішньоклітинному розчині іонів Са2 та за наявності блокатора передачі потенціалу дії ТТХ, були зареєстровані мініатюрні постсинаптичні струми, амплітудні розподіли яких носили унімодальний характер з середнім значенням 11.0±2.1 ПА.
Дослідження поодинокої гальмівної синаптичної терміналі, що розташована поблизу або безпосередньо на сомі пірамідних нейронів кори головного мозку, методом зовнішньої електричної стимуляції показало, що вивільнення нейромедіатора ГАМК в даних нейронах носить квантовий характер. Вивільнення медіатора статистично описувалось біноміальною моделлю з розміром кванта постсинаптичної відповіді 10.3 ±0.7 ПА.
Оцінений рівень одиничного квантового вивільнення в умовах реєстрації спонтанних мініатюрних гальмівних струмів співпадав з отриманим квантовим періодом при математичному аналізі мультипікових амплітудних гістограм ВГПСС (біноміальний та автокореляційний методи), що свідчить на користь адекватності вибору математичної моделі опису вивільнення медіатора як багатоквантового процесу в гальмівних синапсах кори головного мозку.
Показано, що лінійне збільшення інтенсивності амплітуди стимуляції поодинокої гальмівної синаптичної терміналі приводить до нелінійної (дзвоноподібної) зміни величини вивільненого нейромедіатора, що прямо залежить від кількості іонів Са2 , що входять в клітину через потенціалкеровані іонні канали та регулюють процес вивільнення синаптичних везікул.
Різний рівень деполяризації поодинокої пресинаптичної терміналі в гальмівному синапсі кори головного мозку не змінює величину кванта вивільнення нейромедіатора, при цьому змінюється лише величина середнього квантового вмісту і, як наслідок, збільшується середній постсинаптичний струм.
Перелік опублікованих праць здобувача за темою дисертації
Paligin O. A. Medvedeva Y. V. Moskalyuk A. A. Fedulova S. A. Veselovsky N. S. Quantum properties of GABA release in cultured neurons from the rat cortex. Нейрофізіологія, 2002, т.34, № 2/3, ст. 209-211.
Палигін О.О. Медведєва Ю.В. Федулова С.А. Веселовський М.С. Квантовые характеристики синаптического выброса ГАМК в условиях стимуляции еденичной синаптической терминали нейронов в культуре коры головного мозга крыс. Нейрофізіологія 2004, т.36, № 3, ст.187-193.
Тези доповідей: Paligin O.A. Medvedeva Y.V. Fedulova S.A. Veselovsky N.S. Assesment of the reliability of amplitude fluctuations of the single inhibitory synapse in cultured rat cortex neurons // Intracellular signalling in excitable cells. - Kiev (Ukraine). - 2002. - p.17.
Paligin O. A. Medvedeva Y. V. Fedulova S. A. Veselovsky N. S. Effect of stimulus intensities on evoked inhibitory postsynaptic currents in single synapses of hippocampal neurons // Polish Neuroscience Society Sixth International Congress. - Warsaw (Poland). - Acta Neurobiologiae experimentalis. - 2003. - V.63. - № 3. - p.244.
Paligin O.A. Medvedeva Y.V. Fedulova S.A. Veselovsky N.S. Quantum properties of GABA release in cultured neurons from the rat cortex // IBRO CEERC School of Molecular Neurobiology Communicating Between Synapse and Nucleus: From Receptors to Genes to Extracellular Matrix. - Warsaw (Poland). - 2003. - p.28.
Paligin O. A. Medvedeva Y. V. Fedulova S. A. Veselovsky N. S. GABA release at a single inhibitory terminal of cultured rat cortex neurones // Neuroscience meeting. - New Orleans (Louisiana,USA). - 2003. - P.16.